如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为梯形,AB∥DC,DC=4,∠DAB=60°,侧面△PAD和△PAB均为边长为2的正三角形,M为线段PC的中点. (Ⅰ)求证:PD⊥AB; (Ⅱ)求二面角P-BC-D的平面角的正切值;

问题描述:

如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为梯形,AB∥DC,DC=4,∠DAB=60°,侧面△PAD和△PAB均为边长为2的正三角形,M为线段PC的中点.

(Ⅰ)求证:PD⊥AB;
(Ⅱ)求二面角P-BC-D的平面角的正切值;
(Ⅲ)试问:在线段AB上是否存在点N,使得MN与平面PDB的交点恰好是△PDB的重心?若存在,求出AN的长;若不存在,请说明理由.

(1)证明:取AB中点Q,连结DQ,PQ,∵AD=BD,∴AB⊥DQ,同理AB⊥PQ,∴AB⊥平面PDQ,∴AB⊥PD.…(4分)(2)过P作PO⊥平面ABD于O,PE⊥CB交CB的延长线于E,连结OE,连结AO并延长交BD于F,则BC⊥OE,∴∠PEO为二面...