解题思路:(1)由已知条件推导出PD⊥AC,AC⊥BD,由此能证明AC⊥面PBD,从而得到面EAC⊥面PBD.
(2)以D为原点,DA,DC,DP分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角B-AE-D的余弦值.
(1)证明:∵PD⊥面ABCD,∴PD⊥AC
又∵ABCD是正方形,∴AC⊥BD.
∴AC⊥面PBD,
又AC⊂面EAC,
∴面EAC⊥面PBD.
(2)由(1)知AO⊥面PBD,OE是AE在面PBD上的射影,
∴∠AEO是AE与面PBD所成的角,
∵AE与平面PBD所成的角为45°,∴∠AEO=45°.
设AB=2,则AO=OE=
2,OP=2
2.
以D为原点,DA,DC,DP分别为x,y,z轴,
建立空间直角坐标系,
则B(2,2,0),A(2,0,0),
E(1,1,
2),D(0,0,0),
∴
AB=(0,2,0),
AE=(−1,1,
2),
DA=(2,0,0),
DE=(1,1,
2),
设面BAE的法向量
m=(x,y,z),
则
m•
AB=2y=0
m•
AE=−x+y+
2z=0,
取x=
2,得
m=(
2,0,1),
设面DAE的法向量
n=(a,b,c),
则
n•
DA=2a=0
n•
DE=a+b+
2c=0,
取b=
2,得
n=(0,
2,−1),
∴cos<
m,
n>=−
1
3,
∴二面角B-AE-D的余弦值为−
1
3.
点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;平面与平面垂直的判定.
考点点评: 本题考查平面与平面垂直的证明,考查二面角的余弦值的求法,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.