Question

P是邊長為1的正六邊形ABCDEF所在平面外一點，PA=1，P在平面ABC內(nèi)的射影為BF的中點O。

（Ⅰ）證明PA⊥BF；

（Ⅱ）求面APB與面DPB所成二面角的大小。

Answer 1

解：（Ⅰ）在正六邊形ABCDEF中，為等腰三角形，

∵P在平面ABC內(nèi)的射影為O，∴PO⊥平面ABF，∴AO為PA在平面ABF內(nèi)的射影；∵O為BF中點，∴AO⊥BF，∴PA⊥BF。

（Ⅱ）∵PO⊥平面ABF，∴平面PBF⊥平面ABC；而O為BF中點，ABCDEF是正六邊形 ，∴A、O、D共線，且直線AD⊥BF，則AD⊥平面PBF；又∵正六邊形ABCDEF的邊長為1，∴

過O在平面POB內(nèi)作OH⊥PB于H，連AH、DH，則AH⊥PB，DH⊥PB，所以為所求二面角平面角。

在中，，。

在中，；

而

（Ⅱ）以O(shè)為坐標原點，建立空間直角坐標系，P(0,0，1)，A(0，,0)，B(，0,0)，D(0,2，0)，∴，，

設(shè)平面PAB的法向量為，則，，得，；

設(shè)平面PDB的法向量為，則，，得，；