如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD^底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点,作EF^P

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  • 解题思路:(1)证明线面平行,由判定定理,可证明PA与平面EDB内的一条直线平行. 连接AC,交BD于点O,连接EO.即可通过中位线的性质证明EO//PA,从而证明了本题;(2)证明线面垂直,由判定定理,可证明PB与平面EFD内两条相交直线垂直.又题设条件已给出EF^PB,从而只需再找出一条即可.由题意,可以证明DE⊥面PCB,从而DE⊥PB.本题即可得证;(3)由第(2)问,通过垂面法可知∠DFE即为二面角C-PB-D的平面角.又易知DE^EF,再计算各边,从而由三角函数知识可得二面角C-PB-D的平面角为

    .

    试题解析:(1)证明:连接AC,交BD于点O,连接EO.

    可知O为AC的中点,又因为E为PC的中点,

    所以EO//PA, 因为EO

    面EDB,PA

    面EDB

    ∴PA//平面EDB                       4分

    (2)证明:∵侧棱PD^底面ABCD,且BC

    面ABCD

    ∴BC ^PD,又BC⊥CD,PD∩CD="D," ∴BC ^面PCD.因为DE

    面PCD, ∴BC ^ DE

    又PD=DC,点E是PC的中点,可知DE ^PC.由于PC∩BC=C,所以DE⊥面PCB.

    ∴DE⊥PB  同时EF⊥PB,DE∩EF=E

    可得  PB^平面EFD                       8分

    (3)解:由(2)得PB^平面EFD,且EF

    面CPB,DF

    面DPB

    所以∠DFE即为二面角C-PB-D的平面角.设PD=DC=2

    在Rt△DEF中,DE^EF,且DE=

    ,PF=

    .

    ∴sin∠DFE=

    ,因此二面角C-PB-D的平面角为

    .                    12分

    (1)详见解析;(2)详见解析;(3)

    .

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