5.已知四边形ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=a,M,N分别是AB,PC的中点,求证:平面MND⊥平面PCD.
[解析] 取PD的中点E,连接AE,NE,如图.
∴四边形AMNE是平行四边形.∴MN∥AE.
∵在等腰直角三角形PAD中,AE是斜边上的中线,
∴AE⊥PD.
又CD⊥AD,CD⊥PA,∴CD⊥平面PAD.∴CD⊥AE.
又CD∩PD=D,∴AE⊥平面PCD.
又MN∥AE,∴MN⊥平面PCD.
又MN平面MND,∴平面MND⊥平面PCD.
6.如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中点. 证明:(1)CD⊥AE;
(2)PD⊥平面ABE.
[证明] (1)在四棱锥P-ABCD中,
因为PA⊥底面ABCD,CD平面ABCD,故AP⊥CD.
因为AC⊥CD,PA∩AC=A,所以CD⊥平面PAC.
而AE平面PAC,所以CD⊥AE.
(2)由PA=AB=BC,∠ABC=60°,可得AC=PA.
因为E是PC的中点,所以AE⊥PC.
由(1)知,AE⊥CD,且PC∩CD=C,
所以AE⊥平面PCD.
而PD平面PCD,所以AE⊥PD.
因为PA⊥底面ABCD,所以PA⊥AB.
又AB⊥AD,且AD∩PA=A,所以AB⊥平面PAD.
又PD平面PAD,所以AB⊥PD.
又因为AB∩AE=A,所以PD⊥平面ABE.
[解析] 取PD的中点E,连接AE,NE,如图.
∵M,N分别是AB,PC的中点,∴EN=CD=AB=AM,且EN∥CD∥AB.
∴四边形AMNE是平行四边形.∴MN∥AE.
∵在等腰直角三角形PAD中,AE是斜边上的中线,
∴AE⊥PD.
又CD⊥AD,CD⊥PA,∴CD⊥平面PAD.∴CD⊥AE.
又CD∩PD=D,∴AE⊥平面PCD.
又MN∥AE,∴MN⊥平面PCD.
又MN平面MND,∴平面MND⊥平面PCD.
6.如图,在四棱锥P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AB⊥AD,AC⊥CD,∠ABC=60°,PA=AB=BC,E是PC的中点. 证明:(1)CD⊥AE;
(2)PD⊥平面ABE.
[证明] (1)在四棱锥P-ABCD中,
因为PA⊥底面ABCD,CD平面ABCD,故AP⊥CD.
因为AC⊥CD,PA∩AC=A,所以CD⊥平面PAC.
而AE平面PAC,所以CD⊥AE.
(2)由PA=AB=BC,∠ABC=60°,可得AC=PA.
因为E是PC的中点,所以AE⊥PC.
由(1)知,AE⊥CD,且PC∩CD=C,
所以AE⊥平面PCD.
而PD平面PCD,所以AE⊥PD.
因为PA⊥底面ABCD,所以PA⊥AB.
又AB⊥AD,且AD∩PA=A,所以AB⊥平面PAD.
又PD平面PAD,所以AB⊥PD.
又因为AB∩AE=A,所以PD⊥平面ABE.