解答:
(I)证明:取PA的中点K,作ER∥AB交AC于R,连接FK,RK.
则KF∥AD,ER∥AD,又RG=AB=AD=KF,
∴四边形KFRE是平行四边形,
∴EF∥KR,EF?平面PAC,KR?平面PAC,
∴EF∥平面PAC.
(II)在△ACP中,AP2+CP2=(2
)2+22=42=AC2,∴∠APC=90°.
∴sin∠PAC==,∴∠PAC=30°.
在△AKR中,AK=,AR=AC=3.
由余弦定理可得:KR2=AK2+AR2-2AK?ARcos∠KAR=(
)2+32-2××3×cos30°=3,
∴KR=.
∴∠ARK=∠KAR=30°.
∵平面PAC⊥平面ABC,∴∠ARK为KR与平面ABC所成的角,
∵EF∥KR,
∴∠ARK即为直线EF与平面ABC所成的角,
∵tan∠ARK=,∴直线EF与平面ABC所成角的正切值为.
(III)如图所示,取AC的中点O为坐标原点,OA,OB分别为x轴、y轴建立空间直角坐标系.
假设在CB存在一点G使平面DGF与平面ABC所成锐二面角的大小为.A(2,0,0),B(0,2,0),C(-2,0,0),
D(1,,0).
设=λ,则=+λ=(0,2,0)+λ(?2,?2,0)=(?2λ,2?2λ,0).
过点P作PM⊥AC,则PM⊥平面ABC.M(-1,0,0),
P(?1,0,).∴F