解题思路:①取AD中点为O,连接PO,由面面垂直的性质及等腰三角形的性质,易得PO⊥平面ABCD,故可以以O为原点,建立空间坐标系,设AD=2a,结合侧面PAD是正三角形,底面ABCD为正方形,E、F分别为AB、PC的中点,我们易求出各顶点的坐标,进而求出直线EF,DP,DC的方向向量,由向量数量积为0,则对应的线段垂直,可得EF⊥DP,EF⊥DC,再由线面垂直的判定定理,即可得到答案.
②分别求出平面PCB与平面PCD的法向量,代入向量夹角公式,即可得到平面PCB与平面PCD的夹角的余弦值.
证明:
①取AD中点为O,连接PO,∵平面PAD⊥平面ABCD,
∴PO⊥平面ABCD
故以OA为x轴
OP为z轴建立空间直角坐标系O-xyz(如图所示)(1分)
设AD=2a,
则A(a,0,0),D(-a,0,0),B(a,2a,0),C(-a,2a,0),P(0,0,
3a)
故可求得:E(a,a,0),F(−
a
2,a,
3
2a)(3分)
∴
EF=(−
3
2a,0,
3
2a),
DP=(a,0,
3a),
DC=(0,2a,0)
∵
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.
考点点评: 本题考查的知识点是二面角的平面角及求法,直线与平面垂直的判定,其中建立恰当的空间直角坐标系,将线线垂直问题,转化为向量垂直问题,将二面角问题转化为空间向量夹角问题是解答本题的关键.