【題目】已知四棱錐P-ABCD中,底面ABCD為直角梯形,平面ABCD,且.

1)求證:平面PBD;

(2)若PB與平面ABCD所成的角為,求二面角D-PC-B的余弦值.

【答案】1)證明見解析,(2)

【解析】

1)取CD的中點E,連接AEBE,BD,證明四邊形ABED為正方形,得到,再由線面垂直可得,即可證明平面PBD,再證四邊形ABCE為平行四邊形,即可得證.

(2)以點D為坐標原點,分別以DADC,DP所在直線為xy,z軸,建立空間直角坐標系,利用空間向量法求出二面角的余弦值.

解:(1)證明:取CD的中點E,連接AEBE,BD.

.

,

四邊形ABED為正方形,則.

平面ABCD,平面ABCD

.

平面PBD,平面PBD.

平面PBD.

四邊形ABCE為平行四邊形,

平面PBD.

(2)平面ABCD,

PB與平面ABCD所成的角,

,則.

,則.

以點D為坐標原點,分別以DA,DCDP所在直線為x,y,z軸,建立如圖所示的空間直角坐標系,

,.

平面PDC,

平面PDC的一個法向量.

設平面PBC的法向量,

,

,則.

設二面角D-PC-B的平面角為,

.

由圖可知二面角D-PC-B為銳角,

故二面角D-PC-B的余弦值為.

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