(2008•崇明縣一模)(理科)如圖,在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD是邊長為2的正方形,PA⊥底面ABCD,PA=4,M為PA的中點,N為BC的中點.
(1)求點B到平面PCD的距離;
(2)求二面角M-ND-A的大。
分析:(1)由VP-BCD=VB-PCD,計算得h=
4
5
5

(2)以點A為坐標原點,分別以
AB
AD
,
AP
為x軸、y軸、z軸,建立直角坐標系.則M(0,0,2),N(2,1,0),D(0,2,0).平面AND的一個法向量為
n
1
=(0,0,2)
,用向量法求解.
解答:解:(1)在四棱錐P-ABCD中,底面ABCD是邊長為2的正方形,PA⊥底面ABCD,PA=4,
∴VP-BCD=
1
3
×
1
2
×22×4
=
8
3
,
PD=
16+4
=2
5
,PC=
16+4+4
=2
6
,CD=2,
S△PCD=
(1+
6
+
5
)(1+
5
-
6
) (1-
5
+
6
)(
5
+
6
-1)

=2
5

設點B到平面PCD的距離為h,
∵VP-BCD=VB-PCD,
1
3
×2
5
h=
8
3

計算得h=
4
5
5

(等積式或計算Vp-BCD體積(2分),結果2分)
(2)以點A為坐標原點,分別以
AB
,
AD
,
AP
為x軸、y軸、z軸,建立直角坐標系.
(1分)
則M(0,0,2),N(2,1,0),D(0,2,0).
平面AND的一個法向量為
n
1
=(0,0,2)
,(3分)
設平面MND的法向量為n2(x,y,z),那么:
MN
=(2,1,-2),
MD
=(0,2,-2)
,
由此得:
2x+y-2z=0
2y-2z=0
,所以平面MND的其中一個法向量為
n2
=(1,2,2)
(6分)
計算得:θ=arccos
2
3
.即:二面角M-ND-A的大小為θ=arccos
2
3
.       (8分)
點評:本題考查線面位置關系、點面距的計算、線面角的度量,考查分析解決問題、空間想象、轉(zhuǎn)化、計算的能力與方程思想.
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f(x1)-f(x2)
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>0;④f(
x1+x2
2
)
f(x1)+f(x2)
2

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(0,8)
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an+1
an
=2
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3
2
×2n-1
3
2
×2n-1

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1
x
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1
xn

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