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如图所示直角梯形ABCD中,∠A=90°,PA⊥面ABCD,AD||BC,AB=BC=a,AD=2a,与底面ABCD成30角.若AE⊥PD,E为垂足,PD与底面成30°角.
(1)求证:BE⊥PD;
(2)求异面直线AE与CD所成的角的大小.

【答案】分析:(1)以A为原点,AB,AD,AP所在直线为坐标轴建立直角坐标系,根据向量数量积为零可知线线垂直,从而 面BEA,根据线面垂直的性质可知PD⊥BE;
(2)先分别求出向量 ,向量 的坐标,然后利用空间向量的夹角公式求出两向量的夹角的余弦值,即为AE与CD所成角的余弦值;
解答:解:为了计算方便不妨设a=1.
(1)证明:根据题意可得:以A为原点,AB,AD,AP所在直线为坐标轴建立直角坐标系(如图)


所以 面BEA,BE?面BEA,
∴PD⊥BE
(2)∵PA⊥面ABCD,PD与底面成30°角,
∴∠PDA=30°
过E作EF⊥AD,垂足为F,则AE=AD•sin30°=1,∠EAF=60°

于是


∴AE与CD所成角的余弦值为
点评:本题主要考查了线线的位置关系、线线所成角,以及同时考查了利用空间向量求解立体几何问题,考查空间想象能力,运算求解能力,属于综合题.
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(Ⅱ)求P,Q两点的坐标;
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