如图,在四棱锥P-ABCD中,侧面PAD⊥底面ABCD,侧棱PA⊥PD,底面ABCD是直角梯形,其中BC∥AD,∠BAD=90°,AD=3BC,O是AD上一点.
(1)若CD∥平面PBO,试指出点O的位置;
(2)求证:平面PAB⊥平面PCD.
[解析] (1)解:∵CD∥平面PBO, CD平面ABCD,且平面ABCD∩平面PBO=BO,
∴BO∥CD.
又BC∥AD,∴四边形BCDO为平行四边形,
则BC=DO.而AD=3BC,
∴AD=3OD,
即点O是靠近点D的线段AD的一个三等分点.
(2)证明:∵侧面PAD⊥底面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,AB底面ABCD,且AB⊥AD,
∴AB⊥平面PAD.又PD平面PAD,∴AB⊥PD.
又PA⊥PD,且PA平面PAB,AB平面PAB,
AB∩PA=A,
∴PD⊥平面PAB.
又PD平面PCD,
∴平面PAB⊥平面PCD.
(2)求证:平面PAB⊥平面PCD.
[解析] (1)解:∵CD∥平面PBO, CD平面ABCD,且平面ABCD∩平面PBO=BO,
∴BO∥CD.
又BC∥AD,∴四边形BCDO为平行四边形,
则BC=DO.而AD=3BC,
∴AD=3OD,
即点O是靠近点D的线段AD的一个三等分点.
(2)证明:∵侧面PAD⊥底面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,AB底面ABCD,且AB⊥AD,
∴AB⊥平面PAD.又PD平面PAD,∴AB⊥PD.
又PA⊥PD,且PA平面PAB,AB平面PAB,
AB∩PA=A,
∴PD⊥平面PAB.
又PD平面PCD,
∴平面PAB⊥平面PCD.