E是CD的中点,PA⊥底面ABCD,PA=2.

   (Ⅰ)证明:平面PBE⊥平面PAB;

(Ⅱ)求平面PAD和平面PBE所成二面角(锐角)的大小.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

解: 解法一(Ⅰ)如图所示,连结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,平面ABCD,所以

PA⊥BE.而AB=A,因此BE⊥平面PAB.

又平面PBE,所以平面PBE⊥平面PAB.

 

(Ⅱ)延长AD、BE相交于点F,连结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.连结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,

在Rt△PAB中,

所以,在Rt△AHG中,

故平面PAD和平面PBE所成二面角(锐角)的大小是

 

解法二: 如图所示,以A为原点,建立空间直角坐标系.则相关

各点的坐标分别是A(0,0,0),B(1,0,0),

P(0,0,2),

(Ⅰ)因为,

平面PAB的一个法向量是,

所以共线.从而BE⊥平面PAB.

又因为平面PBE,

故平面PBE⊥平面PAB.

 

 

   (Ⅱ)易知  

       设是平面PBE的一个法向量,则由得

所以

      设是平面PAD的一个法向量,则由得

所以故可取

      于是,

      故平面PAD和平面PBE所成二面角(锐角)的大小是

 

 

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