(2008?湖南)如图所示,四棱锥P-ABCD的底面ABCD是边长为1的菱形,∠BCD=60°,E是CD的中点,PA⊥底面ABC

2025-05-20 06:25:48
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回答1:

解:解法一(Ⅰ)如图所示,连接BD,
由ABCD是菱形且∠BCD=60°知,△BCD是等边三角形.
因为E是CD的中点,所以BE⊥CD,又AB∥CD,
所以BE⊥AB.又因为PA⊥平面ABCD,BE?平面ABCD,
所以PA⊥BE.而PA∩AB=A,因此BE⊥平面PAB.
又BE?平面PBE,所以平面PBE⊥平面PAB.

(Ⅱ)延长AD、BE相交于点F,连接PF.过点A作AH⊥PB于H,
由(Ⅰ)知平面PBE⊥平面PAB,所以AH⊥平面PBE.
在Rt△ABF中,因为∠BAF=60°,
所以,AF=2AB=2=AP.
在等腰Rt△PAF中,取PF的中点G,连接AG.
则AG⊥PF.连接HG,由三垂线定理的逆定理得,PF⊥HG.
所以∠AGH是平面PAD和平面PBE所成二面角的平面角(锐角).
在等腰Rt△PAF中,

20
10
=2
在Rt△PAB中,AH=
AP?AB
PB
AP?AB
AP2+AB2
2
5
2
5
5

所以,在Rt△AHG中,sin∠AGH=
AH
AG
2
5
5
2
10
5

故平面PAD和平面PBE所成二面角(锐角)的大小是