Question

6．已知四棱錐P-ABCD的底面是菱形，∠DAB=60°，PD⊥平面ABCD，PD=AD．
（1）證明：平面PAC⊥平面PDB；
（2）求二面角P-AB-D的平面角的正切值．

Answer 1

分析 （1）由菱形性質(zhì)得AC⊥BD，由線面垂直得AC⊥PD，由此能證明平面PAC⊥平面PDB．
（2）由已知得AD=AB=BD=PD，取AB中點E，連結(jié)DE，PE，∠PED是二面角P-AB-D的平面角，由此能求出P-AB-D的平面角的正切值．

解答 （1）證明：連結(jié)AC，BD，交于點O，
∵四棱錐P-ABCD的底面是菱形，∴AC⊥BD，
∵PD⊥平面ABCD，∴AC⊥PD，
∵PD∩BD=D，∴AC⊥平面PDB，
∵AC?平面PAC，∴平面PAC⊥平面PDB．
（2）解：∵四棱錐P-ABCD的底面是菱形，∠DAB=60°，PD⊥平面ABCD，PD=AD，
∴AD=AB=BD=PD，
設AB=2，取AB中點E，連結(jié)DE，PE，
則DE⊥AB，PE⊥AB，
∴∠PED是二面角P-AB-D的平面角，
∵PD=AB=2，DE=$\sqrt{A{D}^{2}-A{E}^{2}}$=$\sqrt{4-1}=\sqrt{3}$，
∴tan∠PED=$\frac{PD}{DE}$=$\frac{2}{\sqrt{3}}$=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$，
∴P-AB-D的平面角的正切值為$\frac{2\sqrt{3}}{3}$．

點評 本小題主要考查面面垂直的證明，考查二面角的正切值的法，考查空間中的線面關系，四棱錐的有關概念及勾股定理等基礎知識，考查空間想象能力和推理能力．