Question

如图，已知四棱锥S-ABCD中，△SAD是边长为a的正三角形，平面SAD⊥平面ABCD，四边形ABCD为菱形，∠DAB=60°，P为AD的中点，Q为SB的中点．
（Ⅰ）求证：PQ∥平面SCD；
（Ⅱ）求二面角B-PC-Q的大小．

Answer

（1）取SC的中点R，连QR，DR，PD∥BC且PD=BC，QR∥BC且QP=BC，由公理4得PQ∥DR，从而有PQ∥面SCD．
（2）以P为坐标原点，PA为x轴，PB为y轴，PS为z轴建立空间直角坐标系，只要求得两半平面的一个法向量即可，先求得相关点的坐标，进而得到相关向量的坐标，然后用向量的夹角公式求解．
证明：（1）证明取SC的中点R，连QR，DR．
由题意知：PD∥BC且PD=BC；
QR∥BC且QP=BC，∴QR∥PD且QR=PD．∴PQ∥DR，又PQ⊄面SCD，∴PQ∥面SCD．（6分）
（2）【解析】
以P为坐标原点，PA为x轴，PB为y轴，PS为z轴建立空间直角坐标系，
则S（0，0，a），B（0，a，0），C（-a，a，0），Q（0，a）．
面PBC的法向量为=（0，0，a），设为面PQC的一个法向量，
由，
cos＜，
∴二面角B-PC-Q的大小为arccos．（12分）