解题思路:(1)由已知中PA⊥平面ABCD,∠PBA=45°,底面ABCD为直角梯形,∠ABC=∠BAD=90°,PA=BC=[1/2]AD,由勾股定理可得AC⊥CD,PA⊥CD,再由线面垂直的判定定理可得CD⊥面PAC,再由面面垂直的判定定理即可得到答案.
(2)取棱PD的中点E,做EF⊥AD于F,则F为AD的中点,根据三角形中位线定理可得EF∥PA,根据线面平行的判定定理,我们可得CE∥面PAB;
(3)先过F作FG垂直AC于G,得∠EGF即为二面角E-AC-D的平面角;最后通过求EF以及FG的长即可求出结论.
证明:
(1)设PA=1,由题意PA=BC=1,AD=2.
∵PA⊥面ABCD,∴PA⊥AB,而∠PBA=45°,∴AB=1,
又∠ABC=∠BAD=90°,得CD=AC=
2.
由勾股定理逆定理得AC⊥CD.
又∵PA⊥CD,PA∩AC=A,
∴CD⊥面PAC,
又CD⊂面PCD,∴面PAC⊥面PCD.
(2)取E为PD的中点,作EF⊥AD于F,则F为AD的中点,且EF∥PA,
∴EF∥平面PAB,
由F为AD的中点以及PA=BC=[1/2]AD可得AF=BC,AF∥BC
所以;ABCF为平行四边形;
∴CF∥AB;
CF∥平面PAB,
得到平面EFC∥平面PAB,
∴CE∥面PAB
(3)由第二问知,EF⊥平面ABCD;
过F作FG垂直AC于G,
由三垂线定理得∠EGF即为二面角E-AC-D的平面角.
由第一问得到的AC⊥CD
可得FG∥CD,FG=[1/2]CD,
在RT△EFG中,EF=[1/2]PA=[1/2],FG=[1/2]CD=
2
2.
∴tan∠EGF=[EF/FG]=
2
2.
∴二面角E-AC-D的大小为:arctan
2
2.
点评:
本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;直线与平面平行的判定;直线与平面垂直的判定.
考点点评: 本题考查的知识点是平面与平面垂直的判定,直线与平面平行的判定,其中(1)的关键是证得CD⊥面PAC,(2)的关键是证得EF∥PA.