题目内容

如图,四棱锥S—ABCD的底面是边长为1的正方形,SD垂直于底面ABCD ,SB=.

(1)求证:BC⊥SC;

(2)求面SAD与面SBC所成二面角的大小;

(3)设棱SA的中点为M,求异面直线DM与SB所成角的大小.

解析:第(1)题要证BC⊥SC,只需证明BC⊥CD即可,由已知条件和三垂线定理可以证明BC⊥SC,当然也可以直接利用线面垂直来证BC⊥SC.对于第(2)题的解题策略是先找出两面的交线.然后直觉预见∠CSD是二面角的平面角,最后再计算;另外一种思路就是利用△SBC在面SAD上的射影是△SAD,再用cosθ=求出θ的值就是二面角的大小.对于第(3)题是求异面直线所成的角.平移SB且过M点既可转化为平面内的角求解,还可以直接利用三垂线定理证明SB⊥MD,于是也就求出MD与SB所成的角.?

(1)证法一:∵底面ABCD是正方形,?

∴BC⊥DC.?

?  ∵SD⊥底面ABCD,?

∴DC是SC在平面ABCD上的射影,由三垂线定理得BC⊥SC.?

证法二:∵底面ABCD是正方形,?

∴BC⊥DC.?

∵SD⊥底面ABCD,?

∴SD⊥BC.?

又DC∩SD=D,∴BC⊥平面SDC.?

∴BC⊥SC.?

(2)解法一:∵S是面SAD与面SBC的公共点,?

∴设面SAD∩面SBC=l.?

∵ABCD是正方形,∴AD∥BC.?

∴BC∥面SAD.?

又BC面SBC,∴BC∥l.?

∴BC∥l∥AD.?

又∵SD⊥面ABCD,?

∴SD⊥AD,即SD⊥l.?

又由(1)知BC⊥SC,?

∴SC⊥l.?

∴∠CSD是二面角C-l-A的平面角.?

在Rt△SCB中,由勾股定理得.?

在Rt△SCD中,sin∠CSD=CDSC=,?

∴∠CSD=45°,即面ASD与面BSC所成的二面角为45°.?

解法二:∵SD⊥面ABCD,?

∴SD⊥CD.?

又∵ABCD是正方形,∴CD⊥AD.?

而AD∩SD=D,∴CD⊥面SAD.?

又由ABCD是正方形可知,CD∥AB,?

∴AB⊥面SAD.?

∴△SBC在侧面SAD上的射影是△SAD.?

设面ASD与面BSC所成的二面角大小为θ,?

∴cosθ=.又由(1)知,在Rt△SBC中,SB=,BC=1,∴SC=.

在Rt△SCD中,SD=1,?

∴,.??

∴cosθ=.?

∴θ=45°,即面ASD与面BSC所成的二面角为45°.?

(3)解法一:(平移法)取AB中点P,连结MP、DP.在△ABS中,由中位线定理得MP∥SB,∴∠DMP是异面直线DM与SB所成的角.?

∵,又, .

∴在△DMP中,有DP2=MP2+DM2.?

∴∠DMP=90°.?

∴异面直线DM与SB所成的角为90°.?

解法二:(三垂线定理法)∵SD=AD=1,∠SDA=90°,?

∴△SDA是等腰直角三角形.?

又∵M是斜边SA的中点,?

?∴DM⊥SA.?

∵BA⊥AD,BA⊥SD,AD∩SD=D,?

∴BA⊥面ASD.?

∴SA是SB在面SAD上的射影.?

由三垂线定理知DM⊥SB.?

∴异面直线DM与SB所成的角为90°.


练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网