如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是一直角梯形,∠BAD=90°,AD∥BC,AB=BC=1,AD=2,PA⊥底

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  • 解题思路:(Ⅰ)要证BE⊥PD,可以通过证明PD⊥面ABE得出.利用BA⊥面PAD得出BA⊥PD,结合△PAD为等腰直角三角形.得出AE⊥PD,能证明PD⊥面ABE.

    (Ⅱ)连接AC,,在四边形ABCD中,先得出∠ACD=90°,结合PA⊥CD,得出∠PCA为二面角P-CD-A的平面角,在RT△PAC中求解即可.

    (Ⅰ)证明:连接AE.

    ∵PA⊥底面ABCD,PD与底面成45°角,

    ∴∠PDA=45°,△PAD为等腰直角三角形.

    ∵点E是PD的中点∴AE⊥PD,

    PA⊥底面ABCD,PA⊂面PAD,

    ∴面PAD⊥底面ABCD,

    而面PAD∩底面ABCD=AD,∠BAD=90°,∴BA⊥AD,∴BA⊥面PAD,PD⊂面PAD,∴BA⊥PD,AE∩BA=A,∴PD⊥面ABE,

    BE⊂面ABE,∴BE⊥PD.

    (Ⅱ)

    连接AC,∠PCA为二面角P-CD-A的平面角.

    取AD中点F,连接CF,∠BAD=90°,AB=BC=1,四边形ABCF是正方形,∠ACF=45°,又AD=2,

    ∴FD=CF=1,∠FCD=45°,

    ∴∠ACD=90°,即AC⊥CD.又PA⊥CD,

    ∴CD⊥面PAC,

    ∴PC⊥CD,即∠PCA为二面角P-CD-A的平面角.

    在RT△PAC中,AC=

    2,PA=AD=2,PC=

    AC2+PA2=

    6.cos∠PCA=[AC/PC]=

    2

    6=

    3

    3.所以二面角P-CD-A的余弦值为

    点评:

    本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;空间中直线与直线之间的位置关系.

    考点点评: 本题考查空间直线、平面位置关系的判断,二面角大小求解,考查空间想象能力、推理论证、计算、转化能力.