解法一(向量法)
(I)建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz,分别求出直线PF与FD的平行向量,然后根据两个向量的数量积为0,得到PF⊥FD;
(Ⅱ)求出平面PFD的法向量(含参数t),及EG的方向向量,进而根据线面平行,则两个垂直数量积为0,构造方程求出t值,得到G点位置;
(Ⅲ)由 AB是平面PAD的法向量,根据PB与平面ABCD所成的角为45°,求出平面PFD的法向量,代入向量夹角公式,可得答案.
解法二(几何法)
(I)连接AF,由勾股定理可得DF⊥AF,由PA⊥平面ABCD,由线面垂直性质定理可得DF⊥PA,再由线面垂直的判定定理得到DF⊥平面PAF,再由线面垂直的性质定理得到PF⊥FD;
(Ⅱ)过点E作EH∥FD交AD于点H,则EH∥平面PFD,且有AH=14AD,再过点H作HG∥DP交PA于点G,则HG∥平面PFD且AG=14AP,由面面平行的判定定理可得平面GEH∥平面PFD,进而由面面平行的性质得到EG∥平面PFD.从而确定G点位置;
(Ⅲ)由PA⊥平面ABCD,可得∠PBA是PB与平面ABCD所成的角,即∠PBA=45°,取AD的中点M,则FM⊥AD,FM⊥平面PAD,在平面PAD中,过M作MN⊥PD于N,连接FN,则PD⊥平面FMN,则∠MNF即为二面角A-PD-F的平面角,解三角形MNF可得答案.
这种题目不要去强行用传统方法做,老老实实去建系吧,计算量不大的