四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B=∠C=90°,CD∥AB,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.
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,|PB|=4.
得D(1,0,0)、B(0,2,0)、
A(4,2,0)、P(0,0,2).
∵|MB|=3|PM|,
∴|PM|=1,M(0,,),=(0,,),
=(-1,0,2),=(3,2,0).
设=x+y(x、y∈R),
则(0,,)=x(-1,0,2)+y(3,2,0)⇒x=且y=,
∴=+.
∴、、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,,1),=(2,-,1).
又∵•=(2,-,1)•(3,2,0)=0,
∴⊥,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==(2,-,1).
∴CD=(1,0,0)的点C到平面PAD的距离
d=|n0•|=|(2,-,1)•(1,0,0)|=.
