Question

如图，四棱锥P-ABCD中，PD⊥底面ABCD，PD=DC=2AD，AD⊥DC，∠BCD=45°．
（1）设PD的中点为M，求证：AM∥平面PBC；
（2）求PA与平面PBC所成角的正弦值．

Answer 1

（1）证明：如图建立空间直角坐标系，设PD=CD=2AD=2，BC=a，则A（1，0，0），B（a，2-a，0），C（0，2，0），P（0，0，2），M（0，0，1）． …（3分）
设平面PBC的一个法向量为，则
，
∴ax+y（2-a）-2z=0，2y-2z=0
令z=1得． …（7分）
而，所以，即，
又AM?平面PBC
故AM∥平面PBC；．…（9分）
（2）解：，设PA与平面PBC所成角为α，
由直线与平面所成角的向量公式有sinα===．　　　　　　　　　　　　　　　　　…（12分）
分析：（1）建立空间直角坐标系，求出平面PBC的一个法向量，证明，即可证得AM∥平面PBC；
（2）求出，利用向量夹角公式，即可求得PA与平面PBC所成角的正弦值．
点评：本题考查线面平行，考查线面角，解题的关键是建立空间直角坐标系，确定平面的法向量，属于中档题．