问题 解答题

在四棱锥PABCD中,底面ABCD是一直角梯形,∠BAD=90°,ADBCAB=BC=aAD=2a,且PA⊥底面ABCDPD与底面成30°角.

(1)若AEPDE为垂足,求证:BEPD

(2)求异面直线AECD所成角的余弦值.

答案

(1)见解析(2)

(1)证明:∵PA⊥平面ABCD,∴PAAB,又ABAD.∴AB⊥平面PAD.又∵AEPD,∴PD⊥平面ABE,故BEPD

(2)解:以A为原点,ABADAP所在直线为坐标轴,建立空间直角坐标系,则点CD的坐标分别为(aa,0),(0,2a,0).

PA⊥平面ABCD,∠PDAPD与底面ABCD所成的角,∴∠PDA=30°.

于是,在Rt△AED中,由AD=2a,得AE=a.过EEFAD,垂足为F,在Rt△AFE中,由AE=a,∠EAF=60°,得AF=EF=a,∴E(0,a

于是,={-aa,0}

的夹角为θ,则由

cosθ=

AECD所成角的余弦值为

评述:第(2)小题中,以向量为工具,利用空间向量坐标及数量积,求两异面直线所成的角是立体几何中的常见问题和处理手段.

单项选择题
多项选择题