题目内容

如图所示,AB是圆台上底面⊙O的直径,C是⊙O上不同于A、B的一点,D是圆台下底面⊙O′上的一点,过A、B、C、D的截面垂直与底面,M是CD的中点,又AC=AD=2,∠CAD=120°,∠BCD=30°.
(1)求证AM⊥平面BCD;
(2)求二面角A-DB-C的正切值.
考点:二面角的平面角及求法,直线与平面垂直的判定
专题:空间角
分析:(Ⅰ)由已知条件推导出BC⊥AC,BC⊥面ACD,从而得到BC⊥AM.由此证明AM⊥平面BCD.
(Ⅱ)作MG⊥BD于G,连接AG,由三垂线定理知∠AGM就是二面角A-DB-C的平面角.由此能求出二面角A-DB-C的正切值.
解答: (本小题满分12分)
(Ⅰ)证明:由AB是⊙O的直径,C是⊙O上不同于A、B的一点,
知BC⊥AC.
∵面ACD⊥面ABC,∴BC⊥面ACD,∴BC⊥AM.
∵AC=AD,M是CD的中点,∴AM⊥CD,
∴AM⊥平面BCD.…(6分)
(Ⅱ)作MG⊥BD于G,连接AG.
由(1)知AM⊥平面BCD,根据三垂线定理得AG⊥BD,
∴∠AGM就是二面角A-DB-C的平面角.
∵AC=AD=2,∠CAD=120°,M是CD的中点,∴AM=1,DM=
3

在Rt△MGD中,MG=MDsin∠MDG=
3
3
sin30°
=
3
2

∴在Rt△AMG中,tan∠AGM=
AM
MG
=
1
3
2
=
2
3
3
.…(12分)
点评:本题考查直线与平面垂直的证明,考查二面角的正切值的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的合理运用.
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