如图四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,PD⊥底面ABCD,点E在棱PB上.

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  • 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),

    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),

    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.