已知四棱錐P-ABCD的底面是邊長為2的正方形,PD⊥面ABCD,PD=2,E,F(xiàn)分別為BC,AD的中點,
(Ⅰ)求直線DE與面PBC所成角的正弦值;
(Ⅱ)求二面角P-BF-D的正切值.
分析:(Ⅰ)取PC的中點N,連接DN,EN,由題意可得:PD⊥BC,所以得到BC⊥面PDC,即面PBC⊥面PDC,所以DN⊥面PBC,所以∠DEN為直線DE與面PBC所成的角,再結(jié)合解三角形的有關(guān)知識求出答案.
(Ⅱ)過D作DM⊥BF,交BF的延長線于M,連接PM,結(jié)合題意可得:∠PMD為二面角P-BF-D的平面角,再利用解三角形的有關(guān)知識求出二面角的正切值即可.
解答:解:(Ⅰ)取PC的中點N,連接DN,EN,
∵PD⊥面ABCD,
∴PD⊥BC,
又由題意有BC⊥DC,
∴BC⊥面PDC,
∴面PBC⊥面PDC,
又PD=DC可得DN⊥PC,
∴DN⊥面PBC,
所以∠DEN為直線DE與面PBC所成的角,…(4分)
由題意
DN=,DE=,
所以
sin∠DEN==.…(7分)
(Ⅱ)過D作DM⊥BF,交BF的延長線于M,連接PM,
∵PD⊥面ABCD,所以PM在面ABCD內(nèi)的射影為DM,
∴PM⊥BF,
所以∠PMD為二面角P-BF-D的平面角…(10分)
由Rt△DMF與Rt△BAF相似,
所以
=⇒DM=所以
tan∠PMD==…(13分)
點評:本題主要考查線面角與面面角,解決此類問題的關(guān)鍵是熟練掌握幾何體的結(jié)構(gòu)特征,利用有關(guān)的定理找到所求的角,再利用解三角形的知識解決問題即可.