Question

如图，已知直角梯形ACDE所在的平面垂直于平面ABC，∠BAC=∠ACD=90°，∠EAC=60°，AB=AC=AE．
（1）在直线BC上是否存在一点P，使得DP∥平面EAB？请证明你的结论；
（2）求平面EBD与平面ABC所成的锐二面角θ的余弦值．

Answer

（1）由题意及图形取AB的中点F，AC的中点M，得到四边形EMCD为矩形，利用线面平行的判定定理证得线面平行；
（2）由题意利用二面角的定义得到二面角的平面角，然后在三角形中解出即可．
【解析】
（1）线段BC的中点就是满足条件的点P．
证明如下：
取AB的中点F连接DP、PF、EF，则FP∥AC，，
取AC的中点M，连接EM、EC，
∵AE=AC且∠EAC=60°，
∴△EAC是正三角形，∴EM⊥AC．
∴四边形EMCD为矩形，
∴．又∵ED∥AC，
∴ED∥FP且ED=FP，
四边形EFPD是平行四边形．
∴DP∥EF，
而EF⊂平面EAB，DP⊄平面EAB，
∴DP∥平面EAB．

（2）过B作AC的平行线l，过C作l的垂线交l于G，连接DG，
∵ED∥AC，
∴ED∥l，l是平面EBD与平面ABC所成二面角的棱．
∵平面EAC⊥平面ABC，DC⊥AC，
∴DC⊥平面ABC，
又∵l⊂平面ABC，∴l⊥平面DGC，
∴l⊥DG，
∴∠DGC是所求二面角的平面角．
设AB=AC=AE=2a，则，GC=2a，
∴，
∴．