(Ⅰ)要证明面面垂直,要在其中一个平面内找垂直于另一个平面的垂线,由已知可知,DA⊥PA且 DA⊥AB,所以DA⊥平面PAB,从而所证两面垂直
(Ⅱ)求线面所成的角,需要先找斜线在平面内的射影,由(Ⅰ)知,过P作AB的垂线PH,就垂直于平面ABCD,故∠PDH为PD为平面ABCD所成角,再在三角形PHD中计算该角即可
(Ⅲ)要求二面角,需先找到二面角的平面角,由于PH⊥平面ABCD,故可用三垂线法作出二面角的平面角,即过H作CD的垂线,垂足为F,则∠PFH为二面角P-CD-B的平面角,再在三角形PFH中计算此角的正切值即可
【解析】
(I)证明:∵∠DAB=90°∴DA⊥AB
∵∠PAD=90°∴DA⊥PA,∵PA∩AB=A
∴DA⊥平面PAB,∵DA⊂平面ABCD
∴平面PAB⊥平面ABCD
(II)∵平面PAB⊥平面ABCD,过P作PH⊥AB交于H,则PH⊥平面ABCD
连DH,则∠PDH为PD为平面ABCD所成角
∵DA⊥AB,DA⊥PA,∴∠PAB为二面角P-AD-B的平面角,∠PAB=60°
设PA=a,则AD=a,PD=a,PH=a,∴sin∠PDH=
则PD与平面ABCD所成角的正弦值为
(III)延长CD、BA交于E,过H作HF⊥CE于F,连PF,
∵PH⊥平面ABCD,∴PF⊥CE
∴∠PFH为二面角P-CD-B的平面角
∵∠ADC=135°,∴∠EDA=45°,则EA=AD=a,EH=,
∵∠E=45°
∴FH=EH•sin45°=,
tan∠PFH=