问题 解答题

四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CDAB,AB=4,CD=1,点M在PB上,且MB=3PM,PB与平面ABC成30°角.

(1)求证:CM面PAD;

(2)求证:面PAB⊥面PAD;

(3)求点C到平面PAD的距离.

答案

如图,建立空间直角坐标系O-xyz,C为坐标原点O,

(1)证明:如图,建立空间直角坐标系.

∵PC⊥平面ABCD,

∴∠PBC为PB与平面ABC所成的角,即∠PBC=30°.

∵|PC|=2,∴|BC|=2

3
,|PB|=4.

得D(1,0,0)、B(0,2

3
,0)、

A(4,2

3
,0)、P(0,0,2).

∵|MB|=3|PM|,

∴|PM|=1,M(0,

3
2
3
2
),
CM
=(0,
3
2
3
2
),

DP
=(-1,0,2),
DA
=(3,2
3
,0).

CM
=x
DP
+y
DA
(x、y∈R),

则(0,

3
2
3
2
)=x(-1,0,2)+y(3,2
3
,0)⇒x=
3
4
且y=
1
4

CM
=
3
4
DP
+
1
4
DA

CM
DP
DA
共面.又∵C∉平面PAD,故CM平面PAD.

(2)证明:过B作BE⊥PA,E为垂足.

∵|PB|=|AB|=4,∴E为PA的中点.

∴E(2,

3
,1),
BE
=(2,-
3
,1).

又∵

BE
DA
=(2,-
3
,1)•(3,2
3
,0)=0,

BE
DA
,即BE⊥DA.

而BE⊥PA,∴BE⊥面PAD.

∵BE⊂面PAB,∴面PAB⊥面PAD.

(3)由BE⊥面PAD知,

平面PAD的单位向量n0=

BE
|
BE
|
=
1
2
2
(2,-
3
,1).

∴CD=(1,0,0)的点C到平面PAD的距离

d=|n0

CD
|=|
1
2
2
(2,-
3
,1)•(1,0,0)|=
2
2

选择题
配伍题 B型题