Question

如图所示，四棱锥P-ABCD中，AB⊥AD，CD⊥AD，PA⊥底面ABCD，PA=AD=CD=2AB=2，M为PC的中点．
（1）求证：BM∥平面PAD；
（2）在侧面PAD内找一点N，使MN⊥平面PBD；
（3）求直线PC与平面PBD所成角的正弦．

Answer

（1）取PD的中点E，连接EM，EA，证明四边形ABME为平行四边形，可得BM∥AE，利用线面平行的判定，可证BM∥平面PAD；
（2）以A为原点，AB，AD，AP分别为x，y，z轴，建立空间直角坐标系，用坐标表示点与向量，利用，，即可确定N的坐标；
（3）设直线PC与平面PBD所成的角为θ，则，，利用向量的夹角公式，可求直线PC与平面PBD所成角的正弦值•
（1）证明：取PD的中点E，连接EM，EA，则EM∥AB，且EM=AB
所以四边形ABME为平行四边形，所以BM∥AE
又AE⊂平面PAD，BM不在平面PAD内，∴BM∥平面PAD；
（2）【解析】
以A为原点，AB，AD，AP分别为x，y，z轴，建立空间直角坐标系

则B（1，0，0），C（2，2，0），D（0，2，0），P（0，0，2），M（1，1，1），E（0，1，1）
假设存在满足题意的点，则在平面PAD内，设N（0，y，z）
∴，， 
由，，可得，∴
∴N（0，，），∴N是AE的中点，此时MN⊥平面PBD；
（3）【解析】
设直线PC与平面PBD所成的角为θ，则，，
设为α，则cos===-
∴sinθ=-cosα=
故直线PC与平面PBD所成角的正弦值为•