Question

【題目】如圖，在四棱錐P﹣ABCD中，側(cè)面PAB⊥底面ABCD，且∠PAB=∠ABC=90°，AD∥BC，PA=AB=BC=2AD，E是PC的中點(diǎn)．
（Ⅰ）求證：DE⊥平面PBC；
（Ⅱ）求二面角A﹣PD﹣E的余弦值．

Answer 1

【答案】（Ⅰ）證明：∵側(cè)面PAB⊥底面ABCD，且∠PAB=∠ABC=90°，AD∥BC，
∴PA⊥AB，PA⊥AD⊥AD⊥AB，
以點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示的坐標(biāo)系，設(shè)PA=AB=BC=2AD=2，則P（0，0，2），D（1，0，0），B（0，2，0），C（2，2，0），E（1，1，1），
∴ =（0，1，1）， =（0，2，﹣2）， =（2，2，﹣2），
∴ =0， =0，
∴DE⊥PB，DE⊥PC，
∵PB∩PC=P，
∴DE⊥平面PBC；
（Ⅱ）解：由（Ⅰ）可知平面PAD的一個(gè)法向量 =（0，2，0）．
設(shè)平面PCD的一個(gè)法向量為 =（x，y，z），則
∵ =（1，0，﹣2）， =（2，2，﹣2），
∴ ，
∴取 =（2，﹣1，1），
∴cos＜ ， ＞= =﹣ ．

【解析】（Ⅰ）以點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，證明 =0， =0，即可證明DE⊥平面PBC；（Ⅱ）求出平面PAD的一個(gè)法向量、平面PCD的一個(gè)法向量，利用向量的夾角公式，即可求二面角A﹣PD﹣E的余弦值．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用直線與平面垂直的判定的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握一條直線與一個(gè)平面內(nèi)的兩條相交直線都垂直，則該直線與此平面垂直；注意點(diǎn)：a)定理中的“兩條相交直線”這一條件不可忽視；b)定理體現(xiàn)了“直線與平面垂直”與“直線與直線垂直”互相轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想．