请用向量法解答下
请用向量法解答下
(理)(2011·广东理)如下图,在锥体P-ABCD中,ABCD是边长为1的菱形,且∠DAB=60°,PA=PD=,PB=2,E,F分别是BC,PC的中点.
(1)证明:AD⊥平面DEF;
(2)求二面角P-AD-B的余弦值
请用向量法解答下
题目分析:
向量法有两种形式,
1)第一种是直接定义符号利用平行四边形法则进行,向量运算,这一种往往适合解二维
平面中较简单的题目;
2)第二种是先定义坐标系,然后以坐标的形式表示向量,然后利用坐标去运算,此种方法
适合解复杂的题目,通用于平面和立方情况.
3)本题适合用第二种.
解题步骤:
1)建立坐标系:连接AC,连接BD交AC于O点,以O点为原点,AC所在直线为x轴,射线
AC所指方向为正方向建立平面直角坐标系.
2)计算坐标(不用证明):
A(-0.5√3,0,0),B(0,0.5,0),C(0.5√3,0,0),D(0,-0.5,0),E(0.25√3,0.25,0),F((√3)/6,0,(√33)/6),P(-(√3)/6,0,(√33)/3)
3)计算向量,并应用求
问题一:
AD=(0.5√3,-0.5,0),DE=(0.25√3,0.75,0),
EF=(-(√3)/12,-0.25,(√33)/6)
AD*DE=-0.5√3*0.25√3 + 0.75*0.5+0*0=0;AD垂直于DE;
AD*EF=-0.5√3*(√3)/12+0.5*0.25+0*(√33)/6=0;AD垂直于EF;
DE与EF相交于E,所以AD垂直于平面DEF.
问题二:
取AD中点为G,则G(-0.25√3,-0.25,0),PG=(-(√3)/12,-0.25,-(√33)/3)
PG*AD=0.5√3*(√3)/12-0.5*0.25-0*(√33)/3=0;PG垂直于AD,且PG在平面PAD中;
因为DE垂直于AD,且DE在平面ADB中;
所以二面角P—AD—B的大小与PG、DE的夹角相等,设此角大小为a
则cos(a)=(PG*DE)/(||PG||*||DE||)=-3√5/16;
a=π-arccos(3√5/16).
4)检查计算过程与结果是否正确.
老城百姓