Question

如图，在四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是边长为a的正方形，且，
（1）求证：PD⊥平面ABCD；（2）求二面角A-PB-D的平面角的大小．

Answer

（1）通过计算证明AD⊥PD．PD⊥CD．然后证明PD⊥平面ABCD
（2）取AP中点E，过E作EF⊥PB，垂足为F，∠DFE为所求，通过解三角形求出∠DFE=60°．
证明：（1），由勾股定理，AD⊥PD.，由勾股定理，PD⊥CD．∴PD⊥平面ABCD
（2）∵AB⊥AD，AB⊥PD，∴AB⊥平面PAD．
取AP中点E，由三垂线，∵DE⊥AP，∴DE⊥PB．
过E作EF⊥PB，垂足为F，则PB⊥平面DEF，∴PB⊥DF．
∴∠DFE为所求．DE=a，∴tan∠DFE=．∴∠DFE=60°．