题目内容

如图,在三棱锥A-BCD中,△ABD和△BCD是两个全等的等腰直角三角形,O为BD的中点,且AB=AD=CB=CD=2,AC=.

(1)当时,求证:AO⊥平面BCD;

(2)当二面角的大小为时,求二面角的正切值.

【解析】(1)根据题意知,在△AOC中,,,

所以,所以AO⊥CO.

因为AO是等腰直角E角形ABD的中线,所以AO⊥BD.

又BDCO=O,所以AO⊥平面BCD.

(2)法一  由题易知,CO⊥OD.如图,以O为原点,

OC、OD所在的直线分别为轴、轴建立如图所示的空间直角坐标系,

则有O(0,0,0),,,.

设,则,.

设平面ABD的法向量为,

则即

所以,令,则.

所以.

因为平面BCD的一个法向量为,

且二面角的大小为,所以,

即,整理得.

因为,所以,

解得,,所以,

设平面ABC的法向量为,

因为,,

则即

令,则,.所以.

设二面角的平面角为,则

.

所以,即二面角的正切值为.

法二  在△ABD中,BD⊥AO,在△BCD中,BD⊥CO,

所以∠AOC是二面角的平面角,即∠AOC=.

如图,过点A作CO的垂线交CO的延长线于点H,

因为BD⊥CO,BD⊥AO,且COAO=O,

所以BD⊥平面AOC.

因为AH平面AOC,所以BD⊥AH.

又CO⊥AH,且COBD=O,所以AH⊥平面BCD.

过点A作AK⊥BC,垂足为K,连接HK.

因为BC⊥AH,AKAH=A,所以BC⊥平面AHK.

因为HK平面AHK,所以BC⊥HK,

所以∠AKH为二面角的平面角.

在△AOH中,∠AOH=,,则,,

所以.

在Rt△CHK中,∠HCK=,所以.

在Rt△AHK中,,

所以二面角的正切值为.

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