题目内容

18.棱长均相等的四面体A-BCD中,P为BC中点,Q为直线BD上一点,则平面APQ与平面ACD所成二面角的正弦值的取值范围是$[\frac{{\sqrt{2}}}{3},1]$.

分析 由题意把正四面体A-BCD放到正方体BK内,则平面ACD与平面APQ所成角的正弦值等于平面ACD的法向量BK与平面AEPQ所成角的余弦值,由此能求出平面APQ与平面ACD所成二面角的正弦值的取值范围.

解答 解:由题意把正四面体A-BCD放到正方体BK内,
则平面ACD与平面APQ所成角的正弦值等于平面ACD的法向量BK与平面APQ所成角的余弦值,
问题等价于平面APQ绕AP转动,
当平面ACD与平面APQ所成角等于BK与AP夹角时,
平面APQ与平面ACD所成二面角的正弦值取最小值,
此时该正弦值为:$\frac{\sqrt{2}}{3}$;
当平面APQ与BK平行时,所成角为0°,
此时正弦值为1.
∴平面APQ与平面ACD所成二面角的正弦值的取值范围为[$\frac{\sqrt{2}}{3}$,1].
故答案为:[$\frac{\sqrt{2}}{3}$,1].

点评 本题考查二面角的正弦值的取值范围的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.

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