题目内容

如图，四棱锥P-ABCD，PA⊥平面ABCD，ABCD是直角梯形，DA⊥AB，CB⊥AB，PA=2AD=BC=2，AB= $数学公式$ ，设PC与AD的夹角为θ．
（1）求点A到平面PBD的距离；
（2）求θ的大小；当平面ABCD内有一个动点Q始终满足PQ与AD的夹角为θ，求动点Q的轨迹方程．

解：（1）以A为坐标原点，AB为x轴，AD为y轴，AP为z轴建立空间直角坐标系
$\text{[math]}$ ，设面PBD的法向量为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ，得面PBD的一个法向量为 $\text{[math]}$ ，
所以点A到平面PBD的距离 $\text{[math]}$ …（7分）
（2）P（0，0，2）、C（2 $\text{[math]}$ ，2，0），则有 $\text{[math]}$ =（2 $\text{[math]}$ ，2，-2），又 $\text{[math]}$ =（0，1，0）
则异面直线PC与AD所成角θ满足cosθ= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，
所以，异面直线PC与AD所成角的大小为60°
设Q（x，y，0），则 $\text{[math]}$
∴ $\text{[math]}$
化解得3y²-x²=4…（14分）
分析：（1）以A为坐标原点，AB为x轴，AD为y轴，AP为z轴建立空间直角坐标系，进而可求面PBD的一个法向量，利用点A到平面PBD的距离公式求解；
（2）根据cosθ= $\text{[math]}$ ，故先求相应的向量，从而可求异面直线PC与AD所成角．要使平面ABCD内有一个动点Q始终满足PQ与AD的夹角为θ，故由 $\text{[math]}$ 从而可得轨迹方程．
点评：本题以四棱锥为载体，考查点面距离，考查线线角，考查轨迹问题，关键是建立空间直角坐标系．