(1)由PC⊥平面ABC,得AB⊥PC.由点C在平面PBA内的射影D在直线PB上,
得到CD⊥平面PAB.进一步推出AB⊥平面PBC.
(2)异面直线AP与BC所成的角为60°.
(3)所求二面角的余弦值为
.
试题分析:(1)∵PC⊥平面ABC,AB?平面ABC,
∴AB⊥PC.∵点C在平面PBA内的射影D在直线PB上,
∴CD⊥平面PAB.
又∵AB?平面PBA,∴AB⊥CD.
又∵CD∩PC=C,∴AB⊥平面PBC.
(2)∵PC⊥平面ABC,
∴∠PAC为直线PA与平面ABC所成的角.
于是∠PAC=45°,设AB=BC=1,则PC=AC=
,以B为原点建立如图所示的空间直角坐标系,则B(0,0,0),A(0,1,0),C(1,0,0),P(1,0,
),
=(1,-1,
),
=(1,0,0),
∵cos〈
,
〉=
=
,∴异面直线AP与BC所成的角为60°.
(3)取AC的中点E,连接BE,则
=(
,
,0),
∵AB=BC,∴BE⊥AC.又∵平面PCA⊥平面ABC,
∴BE⊥平面PAC.∴
是平面PAC的法向量.设平面PAB的法向量为n=(x,y,z),则由
得
取z=1,得
∴n=(-
,0,1).
于是cos〈n,
〉=
=
=-
.
又∵二面角C-PA-B为锐角,∴所求二面角的余弦值为
.
点评:典型题,立体几何题,是高考必考内容,往往涉及垂直关系、平行关系、角、距离、体积的计算。在计算问题中,有“几何法”和“向量法”。利用几何法,要遵循“一作、二证、三计算”的步骤,利用空间向量,省去繁琐的证明,也是解决立体几何问题的一个基本思路。注意运用转化与化归思想,将空间问题转化成平面问题。