如图,四棱锥P-ABCD中,PA⊥平面ABCD,PB与平面ABCD所成的角为45°,底面ABCD为直角梯形,∠ABC=∠

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  • 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.