Question

（本小題共14分）

如圖，在四棱錐P-ABCD中，底面ABCD為直角梯形，AD//BC，∠ADC=90°，平面PAD⊥底面ABCD，Q為AD的中點，M是棱PC上的點，PA=PD=2，BC=AD=1，CD=．

（Ⅰ）若點M是棱PC的中點，求證：PA // 平面BMQ；

（Ⅱ）求證：平面PQB⊥平面PAD；

（Ⅲ）若二面角M-BQ-C為30°，設PM=tMC，試確定t的值 ．

 

Answer 1

【答案】

 

證明：（Ⅰ）連接AC，交BQ于N，連接MN． ……………………1分

∵BC∥AD且BC=AD，即BCAQ．

∴四邊形BCQA為平行四邊形，且N為AC中點，

又∵點M在是棱PC的中點，

∴ MN // PA                      ……………………2分

∵ MN平面MQB，PA平面MQB，…………………3分

∴ PA // 平面MBQ．             ……………………4分

（Ⅱ）∵AD // BC，BC=AD，Q為AD的中點，

∴四邊形BCDQ為平行四邊形，∴CD // BQ ．                  ……………………6分

∵∠ADC=90°    ∴∠AQB=90°  即QB⊥AD．

又∵平面PAD⊥平面ABCD

且平面PAD∩平面ABCD=AD，                                ……………………7分

∴BQ⊥平面PAD．                                             ……………………8分

∵BQ平面PQB，

∴平面PQB⊥平面PAD．                                     ……………………9分

另證：AD // BC，BC=AD，Q為AD的中點

∴ BC // DQ 且BC= DQ， 

∴ 四邊形BCDQ為平行四邊形，∴CD // BQ ．

∵ ∠ADC=90°    ∴∠AQB=90°  即QB⊥AD．                  ……………………6分

∵ PA=PD，  ∴PQ⊥AD．                                     ……………………7分

∵ PQ∩BQ=Q，∴AD⊥平面PBQ．                            ……………………8分

∵ AD平面PAD，

∴平面PQB⊥平面PAD．                                     ……………………9分

（Ⅲ）∵PA=PD，Q為AD的中點，  ∴PQ⊥AD．

∵平面PAD⊥平面ABCD，且平面PAD∩平面ABCD=AD， ∴PQ⊥平面ABCD．……10分

（不證明PQ⊥平面ABCD直接建系扣1分）

如圖，以Q為原點建立空間直角坐標系．

則平面BQC的法向量為；

，，，．………11分

設，

則，，

∵，

∴ ，    ∴                            ……………………12分

在平面MBQ中，，，

∴ 平面MBQ法向量為．                              ……………………13分

∵二面角M-BQ-C為30°，  ，

∴ ．                                                       ……………………14分

 

【解析】略