题目内容
(本小题满分12分)已知矩形ABCD中,
,
,现沿对角线
折成二面角
,使
(如图).
(I)求证:
面
;
(II)求二面角
平面角的大小.

(I)求证:
(II)求二面角
(I)证明见解析
(II)
(II)
(I)
,
,
. …3分
又
,
平面
. 6分

(II)方法一:取AB中点M,连CM,过M作
交BD于N,连CN.
,
,
平面
,
平面
,
平面
平面
. ………8分

平面
,

.又

,

平面
,

为二面角
的平
面角.…10分
,
,
,
,
故二面角
平面角的度数为
. …………12分
方法二:取AB中点M,连CM.∵AC=AB=1, ∴CM⊥AB.
又∵平面ABC⊥平面ABD,∴CM⊥平面ABD. 取BD中点H,∴MH∥AD.
∵AD⊥AB, ∴MH⊥AB.
分别以AB,MH,MC为x,y,z轴建立空间直角坐标系. …………6分

得
,
. 8分
设平面BCD的法向量为
,
∴
. 10分
又∵平面ABD的法向量为
, 
∴
显然二面角
为锐角,所以它的大小为
.12分
又
(II)方法一:取AB中点M,连CM,过M作
故二面角
方法二:取AB中点M,连CM.∵AC=AB=1, ∴CM⊥AB.
又∵平面ABC⊥平面ABD,∴CM⊥平面ABD. 取BD中点H,∴MH∥AD.
∵AD⊥AB, ∴MH⊥AB.
分别以AB,MH,MC为x,y,z轴建立空间直角坐标系. …………6分
得
设平面BCD的法向量为
∴
又∵平面ABD的法向量为
∴
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