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
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解题思路:(1)由线面垂直得PA⊥PB,又AB⊥AD,从而AB⊥平面PAD,进而∠APB是PB与平面PAD所成的角,由此能求出PB和平面PAD所成的角的大小.

(2)由线面垂直得CD⊥PA,由条件CD⊥PC,得CD⊥面PAC,由等腰三角形得AE⊥PC,由此能证明AE⊥平面PCD.

(3)过点E作EM⊥PD,AM在平面PCD内的射影是EM,则AM⊥PD,由此得∠AME是二面角A-PD-C的平面角,由此能求出二面角A-PD-C得到正弦值.

(1)在四棱锥P-ABCD中,

∵PA⊥底面ABCD,AB⊂平面ABCD,

∴PA⊥PB,又AB⊥AD,PA∩AD=A,

∴AB⊥平面PAD,∴∠APB是PB与平面PAD所成的角,

在Rt△PAB中,AB=PA,∴∠APB=45°,

∴PB和平面PAD所成的角的大小为45°.

(2)证明:在四棱锥P-ABCD中,

∵PA⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴CD⊥PA,

由条件CD⊥PC,PA∩AC=A,

∴CD⊥面PAC,

又AE⊂面PAC,∴AE⊥CD,

由PA=AB=BC,∠ABC=60°,得AC=PA,

∵E是PC的中点,∴AE⊥PC,

又PC∩CD=C,

综上,AE⊥平面PCD.

(3)过点E作EM⊥PD,AM在平面PCD内的射影是EM,则AM⊥PD,

∴∠AME是二面角A-PD-C的平面角,

由已知得∠CAD=30°,

设AC=a,得PA=a,AD=

2

3

3a,PD=[21/3a,AE=

2

2a,

在Rt△ADP中,∵AM⊥PD,∴AM•PD=PA•AD,

∴AM=

PA•AD

PD]=

a•

2

3

3a

21

3a=

2

7

7a,

在Rt△AEM中,sin∠AME=

点评:

本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;直线与平面垂直的判定;直线与平面所成的角.

考点点评: 本题考查直线和平面所成角的大小的求法,考查直线与平面垂直的证明,考查二面角的正弦值的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.