1)解:如图,在四棱锥P-ABCD中,因为底面ABCD是矩形,
所以AD=BC,且AD∥BC,
又因为AD⊥PD,
故∠PAD为异面直线PA与BC所成角,
在Rt△PDA中,=2,
所以异面直线PA与BC所成角的正切值为:2。
(2)证明:由于底面ABCD是矩形,故AD⊥BC,
由于AD⊥PD,CD∩PD=D,
因此AD⊥平面PDC,而AD?平面ABCD,
所以平面PDC⊥平面ABCD。
(3)解:在平面PDC中,过点P作PE⊥CD于E,连接EB
由于平面PDC⊥平面ABCD,而直线CD是平面PDC与平面ABCD的交线,
故PE⊥平面ABCD
由此得∠PBE为直线PB与平面ABCD所成角,
在△PDC中,由于PD=CD=2,PC=2,可得∠PCD=30°,
在Rt△PEC中,PE=PCsin30°=.
由AD∥BC,AD⊥平面PDC,
得BC⊥平面PDC,因此BC⊥PC
在Rt△PCB中,PB==
在Rt△PEB中,sin∠PBE==
所以直线PB与平面ABCD所成角的正弦值为
。
(Ⅰ)证明:在△PBC中,
∵E,F依次是PB,PC的中点,
∴EF∥BC,
∵底面ABCD是矩形,∴BC∥AD,
∴EF∥AD,
∵EF?平面PAD,AD?平面PAD,
∴EF∥平面PAD.
(Ⅱ)解:∵PA⊥平面AABCD,∴CD⊥PA,
又∵CD⊥AD,∴CD⊥平面PAD,
取PA中点G,CD中点H,连接EG、GH、GD,
则EG∥AB∥CD,且EG=
AB=1,∴EGHC是平行四边形,1 2
∴∠HGD即为直线EC与平面PAD所成的角.
在Rt△GAD中,GH=
,
18
sin∠HGD=
=HD GH
=1
18
,
2
6
∴直线EC与平面PAD所成角的正弦值为
.
2
6