解题思路:(1)利用线面垂直的性质与判定,证明CD⊥平面PAC,即可得到结论;
(2)利用AB⊥平面PAD,证明AB⊥PD,利用AE⊥平面PCD,证明AE⊥PD,再利用线面垂直的判定即可得到结论;
(3)过E点作EM⊥PD于M点,连接AM,可得∠AME是二面角A-PD-C的平面角,从而可求二面角A-PD-C的正切值
(1)证明:∵PA⊥底面ABCD,CD⊂平面ABCD,∴PA⊥CD
又AC⊥CD,AC∩PA=A
∴CD⊥平面PAC,又AE⊂平面PAC,∴CD⊥AE
(2)证明:∵PA⊥底面ABCD,AB⊂平面ABCD,∴PA⊥AB
又AD⊥AB,AD∩PA=A,∴AB⊥平面PAD,
又PD⊂平面PAD,∴AB⊥PD
由PA=AB=BC,∠ABC=60°,则△ABC是正三角形
∴AC=AB,∴PA=AC
∵E是PC中点,∴AE⊥PC
由(1)知AE⊥CD,又CD∩PC=C,∴AE⊥平面PCD
∴AE⊥PD
又AB⊥PD,AB∩AE=A,
∴PD⊥平面ABE
(3)过E点作EM⊥PD于M点,连接AM
由(2)知AE⊥平面PCD,∴AM⊥PD,∴∠AME是二面角A-PD-C的平面角
设AC=a,则
AD=
2
3a
∵PA=a,∴PD=
7
3a,∴AM=[PA•AD/PD]=
2
7a
在Rt△AEM中,AE=
2
2a,EM=
AM2−AE2=
点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定;直线与平面垂直的性质.
考点点评: 本题考查线面垂直的判定与性质,考查面面角,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.