如图,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,PA=AD,M、N分别是AB、PC的中点, (1)求平面PCD与平面ABCD所成锐二面角的大小; (2)求证:平面MND⊥平面PCD.

如图,PA⊥平面ABCD,四边形ABCD是矩形,PA=AD,M、N分别是AB、PC的中点,

(1)求平面PCD与平面ABCD所成锐二面角的大小;
(2)求证:平面MND⊥平面PCD.
数学人气:265 ℃时间:2019-08-20 14:40:24
优质解答
(1)∵PA⊥平面ABCD,CD⊂PA⊥平面ABCD,
∴PA⊥CD,
又∵四边形ABCD是矩形,
∴AD⊥CD
又∵AD∩PA=A
∴CD⊥平面PAD,
又∵PD⊂平面PAD,
∴CD⊥PD
故∠PDA即为平面PCD与平面ABCD所成锐二面角的平面角,
又∵在直角三角形PAD中,PA=AD
∴∠PDA=45°
即平面PCD与平面ABCD所成锐二面角为45°
(2)证明:取PD的中点E,连接AE,EN,如下图所示

则EN∥CD∥AM,且EN=
1
2
CD=AM
∴四边形AMNE为平行四边形,故AE∥MN…①
由(I)中CD⊥平面PAD,得AE⊥CD
又∵三角形PAD为等腰直角三角形,
∴AE⊥PD
∵PD∩CD=D
∴AE⊥平面PCD
由①得:MN⊥平面PCD
又∵MN⊂平面MND
∴平面MND⊥平面PCD.
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