如图所示, 四棱锥 P - ABCD 的底面是边长为1的正方形, PA ⊥ CD , PA = 1, PD = , E 为 PD 上

2025-05-20 13:36:44
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回答1:

解:(Ⅰ) ∵ PA = PD = 1 ,PD = 2 , 
∴ PA 2 + AD 2 = PD 2 , 即:PA ⊥ AD      
又PA ⊥CD , AD , CD 相交于点D, ∴ PA ⊥平面ABCD 
(Ⅱ)过E作EG∥PA 交AD于G,从而EG ⊥平面ABCD,
且AG = 2GD , EG = PA = ,  
连接BD交AC于O, 过G作GH∥OD ,交AC于H,连接EH.
∵GH ⊥AC , ∴EH ⊥AC ,
∴∠ EHG为二面角D-AC-E的平面角.
∴tan∠EHG = =
∴二面角D-AC-E的平面角的余弦值为-
(Ⅲ)以AB , AD , PA为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系.
则A(0 ,0, 0),B(1,0,0) ,C(1,1,0),P(0,0,1),E(0 , ),
= (1,1,0), = (0 , )                                                
设平面AEC的法向量 = (x, y,z) , 则
即: , 令y = 1 , 则 = (- 1,1, - 2 )
假设侧棱PC上存在一点F, 且 , (0 ≤  ≤ 1),
使得:BF∥平面AEC, 则 · = 0.
又因为: + = (0 ,1,0)+ (- ,- , )= (- ,1- , ),
· + 1- - 2 = 0 ,
= ,
所以存在PC的中点F, 使得BF∥平面AEC.