Question

【題目】如圖所示，在四棱錐P﹣ABCD中，底面ABCD為矩形，PA⊥平面ABCD，點E在線段PC上，PC⊥平面BDE．

（1）證明：BD⊥平面PAC；
（2）若PA=1，AD=2，求二面角B﹣PC﹣A的正切值．

Answer 1

【答案】
（1）解：∵PA⊥平面ABCD

∴PA⊥BD

∵PC⊥平面BDE

∴PC⊥BD，又PA∩PC=P

∴BD⊥平面PAC

（2）解：設AC與BD交點為O，連OE

∵PC⊥平面BDE

∴PC⊥平面BOE

∴PC⊥BE

∴∠BEO為二面角B﹣PC﹣A的平面角

∵BD⊥平面PAC

∴BD⊥AC

∴四邊形ABCD為正方形，又PA=1，AD=2，可得BD=AC=2 ，PC=3

∴OC=

在△PAC∽△OEC中，

又BD⊥OE，

∴

∴二面角B﹣PC﹣A的平面角的正切值為3

【解析】（1）由題設條件及圖知，可先由線面垂直的性質證出PA⊥BD與PC⊥BD，再由線面垂直的判定定理證明線面垂直即可；（2）由圖可令AC與BD的交點為O，連接OE，證明出∠BEO為二面角B﹣PC﹣A的平面角，然后在其所在的三角形中解三角形即可求出二面角的正切值．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用直線與平面垂直的判定的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握一條直線與一個平面內的兩條相交直線都垂直，則該直線與此平面垂直；注意點：a)定理中的“兩條相交直線”這一條件不可忽視；b)定理體現了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”互相轉化的數學思想．