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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

来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/13 18:57:24
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.
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
(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为二面角P-BC-D的平面角,…(6分)
OE=BF=1,AF=
3,AO=
2
3
3,PO=
2
6
3,
tan∠POE=

2
6
3
1=
2
6
3.…(9分)
(3)取PD的中点K,连结BK,MK,
则KM平行且等于AB,四边形ABMK为平行四边形
取△PBD的重心G,连结MG并延长交BA于N,

KM
BN=
KG
GB=
1
2,
BN=2KM=4
∴点N在BA的延长线上,且AN=2,
∴不存在点N,使得MN与平面PDB的交点恰好是△PDB的重心.…(15分)