(1)略
(2)略
(3)
M、N、Q、B的位置如右图示。(正确标出给1分)
(1)∵ND//MB且ND=MB
∴四边形NDBM为平行四边形
∴MN//DB………………3分
∴BD
平面PBD,MN
∴MN//平面PBD……………………4分
(2)∵QC⊥平面ABCD,BD
平面ABCD,
∴BD⊥QC……………………5分
又∵BD⊥AC,
∴BD⊥平面AQC…………………………6分
∵AQ
面AQC
∴AQ⊥BD,同理可得AQ⊥PB,
∵BD
PD=B
∴AQ⊥面PDB……………………………8分
(3)解法1:分别取DB、MN中点E、F连结
PE、EF、PF………………9分
∵在正方体中,PB=PB
∴PE⊥DB……………………10分
∵四边形NDBM为矩形
∴EF⊥DB
∴∠PEF为二面角P—DB—M为平面角…………11分
∵EF⊥平面PMN
∴EF⊥PF
设正方体的棱长为a,则在直角三角形EFP中
∵
∴
…………………………13分
解法2:设正方体的棱长为a,
以D为坐标原点建立空间直角坐标系如图:
则点A(a,0,0),P(a,0,a),Q(0,a,a)…………9分
∴
………………10分
∵PQ⊥面DBM,由(2)知AQ⊥面PDB
∴
分别为平面PDB、平面DBM的法向量……………………12分
∴
∴
………………13分