题目内容

(本小题满分12分)

四棱锥S-ABCD中,侧面SAD是正三角形,底面ABCD是正方形,且平面SAD⊥平面ABCD,M、N分别是AB、SC的中点.

(Ⅰ)求证:MN∥平面SAD;

(Ⅱ)求二面角S-CM-D的余弦值.

(Ⅰ)证明略,(Ⅱ)

【解析】

试题分析:要证明线面平行先寻求线线平行,由于M、N分别是AB、SC的中点,取的中点,连接

,然后证明四边形是平行四边形即可,第二步求二面角可用空间向量法,首先取、的中点、,连结OS,过作AD的垂线交BC于G,分别以OA,OG,OS为x,y,z轴,建立坐标系,写出相关点的坐标,由于平面的法向量为,本题只需求平面的法向量,最后利用二面角公式 借助法向量坐标求出二面角的余弦值.

试题解析:(Ⅰ)如图,取的中点,连结,

则,且,,所以,且,所以四边形是平行四边形,则,由于平面,平面外,所以平面.

(Ⅱ)取的中点,连结,过作的垂线交于,分别以,,为轴,建立坐标系,,,,,,

设面的法向量为,

则有

令,,取面ABCD的法向量,

则,

所以二面角的余弦值为.

[解法二]:如图,取的中点,连结、,连结SH,由,且面⊥面,所以平面,易得,所以,则,所以,则有,所以是二面角的平面角,

设,则,,,,,

则,所以二面角的余弦值为.

考点:1.线面平行判定定理;2.二面角的求法;

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