(1)取PD中点F,连接EF,AF,
∵E是PC的中点,∴ EF
∥
.
1
2 DC ,
又∵ AB
∥
.
1
2 CD ,∴ EF
∥
. AB ,
∴四边形ABEF是平行四边形,∴BE ∥ AF,
∵BE⊄平面PAD,AF⊂平面PAD,
∴BE ∥ 平面PAD.
(2)取CD的中点H,连接AH、EH、AE、BH,
∵ AB
∥
.
1
2 CD ,∴ AB
∥
. CH ,
∴四边形ABCH为平行四边形,∴ BC
∥
. AH .
令AB=1,
在Rt△ADH中,由勾股定理得 AH=
2 2 + 1 2 =
5 .
∵PA⊥底面ABCD,∴PA⊥AD,
∴ PD=2
2 ,AF=
1
2 PD=
2 .
∵四边形ABHD为平行四边形,AD⊥AB,
∴四边形ABHD为矩形,∴ AH=
1 2 + 1 2 =
2 .
由三角形的中位线定理可知: EH=
1
2 PD =
2 ,
由以上作法可知:∠AHE或其补角即为异面直线PD与BC所成的角.
∵PA⊥AB,AB⊥AD,
∴AB⊥平面PAD,∴AB⊥AF.
又∵四边形ABEF是平行四边形,∴四边形ABEF为矩形,
∴ AE=
A F 2 +E F 2 =
(
2 ) 2 + 1 2 =
3 .
在△AEH中,由余弦定理得cos∠AHE=
(
5 ) 2 +(
2 ) 2 -(
3 ) 2
2
5
2 =
10
5 .
因此异面直线PD与BC所成角的余弦值为
10
5 .