如图，在四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是矩形，AD⊥PD，BC=1，PC=2，PD=CD=2。（1）求异面直线PA与BC所成角的正切值；（2）证明：平面PDC⊥平面ABCD；（3）求直线PB与平面ABCD所成角的正

Question

如图，在四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是矩形，AD⊥PD，BC=1，PC=2 ，PD=CD=2。

（1）求异面直线PA与BC所成角的正切值；
（2）证明：平面PDC⊥平面ABCD；
（3）求直线PB与平面ABCD所成角的正弦值

Answer 1

（1）如图，在四棱锥P-ABCD中，因为底面ABCD是矩形，
所以AD=BC，且AD∥BC，
又因为AD⊥PD，
故∠PAD为异面直线PA与BC所成角，
在Rt△PDA中， =2，
所以异面直线PA与BC所成角的正切值为：2。

（2）证明：由于底面ABCD是矩形，故AD⊥BC，
由于AD⊥PD，CD∩PD=D，
因此AD⊥平面PDC，而AD?平面ABCD，
所以平面PDC⊥平面ABCD。
（3）在平面PDC中，过点P作PE⊥CD于E，连接EB
由于平面PDC⊥平面ABCD，而直线CD是平面PDC与平面ABCD的交线，
故PE⊥平面ABCD
由此得∠PBE为直线PB与平面ABCD所成角，
在△PDC中，由于PD=CD=2，PC=2 ，可得∠PCD=30°，
在Rt△PEC中，PE=PCsin30°= ．
由AD∥BC，AD⊥平面PDC，
得BC⊥平面PDC，因此BC⊥PC
在Rt△PCB中，PB= =
在Rt△PEB中，sin∠PBE= =
所以直线PB与平面ABCD所成角的正弦值为 。