Question

（本小題滿分12分）如圖，已知四棱錐P－ABCD，側面PAD為邊長等于2的正三角形，底面ABCD為菱形，∠DAB＝60°．

（1）證明：∠PBC＝90°；
（2）若PB＝3，求直線AB與平面PBC所成角的正弦值．

Answer 1

(1)取AD中點O，連OP、OB，由已知得：OP⊥AD，OB⊥AD，
又OP∩OB＝O，∴AD⊥平面POB，∵BC∥AD，∴BC⊥平面POB，∵PB平面POB，
∴BC⊥PB，即∠PBC＝90°.
(2)如圖，

以O為坐標原點，建立空間直角坐標系O－xyz，則A(1,0,0)，B(0，，0)，C(－1，，0)，由PO＝BO＝，PB＝3，得∠POB＝120°，∴∠POz＝30°，∴P(0，－，)，則＝(－1，，0)，
＝(－1,0,0)，＝(0，，－)，設平面PBC的法向量為n＝(x，y，z)，則，取z＝，則n＝(0,1，)，
設直線AB與平面PBC所成的角為θ，則sinθ＝|cos〈，n〉|＝.

本試題主要是考查了四棱錐中線面角的求解以及線面的垂直性質(zhì)定理的運用。
（1）因為取AD中點O，連OP、OB，由已知得：OP⊥AD，OB⊥AD，
又OP∩OB＝O，∴AD⊥平面POB，∵BC∥AD，∴BC⊥平面POB，這樣可得到結論。
（2）建立空間直角坐標系，然后設出法向量坐標，利用向量的夾角公式得到結論。