Question

如圖所示，四棱錐P-ABCD的底面ABCD是邊長為1的菱形，∠BCD＝60°，E是CD的中點，PA⊥底面ABCD，PA＝2.
（Ⅰ）證明：平面PBE⊥平面PAB;
（Ⅱ）求平面PAD和平面PBE所成二面角（銳角）的大小.

Answer 1

（Ⅰ）連結BD，由ABCD是菱形且∠BCD=60°知，
△BCD是等邊三角形.因為E是CD的中點，所以BE⊥CD,又AB∥CD,
所以BE⊥AB.又因為PA⊥平面ABCD，平面ABCD，所以
PA⊥BE,因此BE⊥平面PAB.又平面PBE，所以平面PBE⊥平面PAB.

解: （Ⅱ）延長AD、BE相交于點F，連結PF.
過點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，因為∠BAF＝60°，
所以，AF=2AB=2=AP.在等腰Rt△PAF中，取PF的中點G，連接AG.
則AG⊥PF.連結HG，由三垂線定理的逆定理得，
PF⊥HG.所以∠AGH是平面PAD和平面PBE所成二面角的平面角（銳角）.
在等腰Rt△PAF中，
在Rt△PAB中，
所以，在Rt△AHG中，
故平面PAD和平面PBE所成二面角（銳角）的大小是

略