Question

如图，已知四棱锥P-ABCD，底面ABCD为菱形，PA⊥平面ABCD，∠ABC=60°，E、F分别是BC、PC的中点．（1）证

如图，已知四棱锥P-ABCD，底面ABCD为菱形，PA⊥平面ABCD，∠ABC=60°，E、F分别是BC、PC的中点．（1）证明：AE⊥PD；（2）设AB=2，若H为线段PD上的动点，EH与平面PAD所成的最大角的正切值为62，求AP的长度．

Answer 1

（1）AE⊥PD---------------------------------------（1分）
因为四边形ABCD是菱形，∠ABC=60°，
∴△ABC为等边三角形．
因为E是BC的中点，
∴AE⊥BC，结合BC∥AD，得AE⊥AD-------------------（2分）
∵PA⊥平面ABCD，AE?平面ABCD，
∴PA⊥AE---------（3分）
PA∩AD=A，且PA?平面PAD，AD?平面PAD
∴AE⊥平面PAD，又PD?平面PAD-----------------------------（5分）
∴AE⊥PD-------------------------------------------------（6分）
（2）由（1），EA⊥平面PAD，
∴EA⊥AH，即△AEH为直角三角形，----------（8分）
Rt△EAH中，AE＝

3

，
当AH最短时，即AH⊥PD时，EH与平面PAD所成的角最大，最大角的正切值为

6

2

，-----------（10分）
此时，tan∠EHA=

AE

AH

=

6

2

，AH=

2

．
又AD=2，所以∠ADH=45°，所以PA=2．------------------（12分）