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如图,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为一直角梯形,侧面PAD是等边三角形,其中BA⊥AD,CD⊥AD,CD=2AD=2AB,平面PAD⊥底面ABCD,E是PC的中点.(1)求证:BE∥平面PAD;(2)求证:BE⊥CD;(3)求BD与平面
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![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/267f9e2f07082838bcc69a93bb99a9014d08f16a.jpg)
(1)求证:BE∥平面PAD;
(2)求证:BE⊥CD;
(3)求BD与平面PDC所成角的正弦值.
▼优质解答
答案和解析
(1)证明:如图,取CD的中点M,连接EM、BM,则四边形ABMD为矩形
∴EM∥PD,BM∥AD;
又∵BM∩EM=M,
∴平面EBM∥平面APD;
而BE⊂平面EBM,
∴BE∥平面PAD;
(2)证明:取PD的中点F,连接FE,则FE∥DC,BE∥AF,
又∵DC⊥AD,DC⊥PA,
∴DC⊥平面PAD,
∴DC⊥AF,DC⊥PD,
∴EF⊥AF,
在Rt△PAD中,∵AD=AP,F为PD的中点,
∴AF⊥PD,又AF⊥EF且PD∩EF=F,
∴AF⊥平面PDC,又BE∥AF,
∴BE⊥平面PDC,
∴CD⊥BE;
(3)∵CD⊥AF,AF⊥PD,CD∩PD=D,
∴AF⊥平面PCD,
连接DE,则∠BDE为BD与平面PDC所成角.
在直角△BDE中,设AD=AB=a,则BE=AF=
a,BD=
a,∴sin∠BDE=
=
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![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/54fbb2fb43166d228dbc5313452309f79152d26a.jpg)
∴EM∥PD,BM∥AD;
又∵BM∩EM=M,
∴平面EBM∥平面APD;
而BE⊂平面EBM,
∴BE∥平面PAD;
(2)证明:取PD的中点F,连接FE,则FE∥DC,BE∥AF,
又∵DC⊥AD,DC⊥PA,
∴DC⊥平面PAD,
∴DC⊥AF,DC⊥PD,
∴EF⊥AF,
在Rt△PAD中,∵AD=AP,F为PD的中点,
∴AF⊥PD,又AF⊥EF且PD∩EF=F,
∴AF⊥平面PDC,又BE∥AF,
∴BE⊥平面PDC,
∴CD⊥BE;
(3)∵CD⊥AF,AF⊥PD,CD∩PD=D,
∴AF⊥平面PCD,
连接DE,则∠BDE为BD与平面PDC所成角.
在直角△BDE中,设AD=AB=a,则BE=AF=
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