12.如图,四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SD⊥底面ABCD,AD=,DC=SD=2.点M在侧棱SC上,∠ABM=60°.

(1)证明:M是侧棱SC的中点;

(2)求二面角S-AM-B的大小.

[解析] 方法一:(1)证明:作ME∥CD交SD于点E,则ME∥AB,ME⊥平面SAD.连结AE,则四边形ABME为直角梯形.

作MF⊥AB,垂足为F,则AFME为矩形.

设ME=x,则SE=x,AE==,

MF=AE=,FB=2-x.

由MF=FB·tan 60°,得=(2-x),解得x=1.

即ME=1,从而ME=DC,

所以M为侧棱SC的中点.

(2)MB==2,又∠ABM=60°,AB=2,所以△ABM为等边三角形.

又由(1)知M为SC的中点,

SM=,SA=,AM=2,故SA2=SM2+AM2,∠SMA=90°.

取AM的中点G,连结BG.取SA的中点H,连结GH,则BG⊥AM,GH⊥AM,由此知∠BGH为二面角S-AM-B的平面角.

连接BH.在△BGH中,

BG=AM=,GH=SM=,BH==,

所以cos∠BGH==-.

故二面角S-AM-B的大小为arccos(-).

方法二:以D为坐标原点,射线DA、DC、DS为x、y、z轴的正半轴,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz.

设A(,0,0),则B(,2,0),C(0,2,0),S(0,0,2).

(1)证明:设=λ(λ>0),则

M,=.

又=(0,2,0),〈,〉=60°,

故·=||·||cos 60°,

即=

解得λ=1,即=.

所以M为侧棱SC的中点.

(2)由M(0,1,1),A(,0,0),得AM的中点G(,,).

又=(,,-),=(0,-1,1),

=(-,1,1).

·=0,·=0,

所以⊥,⊥.

因此〈,〉等于二面角S-AM-B的平面角.

cos〈,〉==-.

所以二面角S-AM-B的大小为arccos(-).

 0  56452  56460  56466  56470  56476  56478  56482  56488  56490  56496  56502  56506  56508  56512  56518  56520  56526  56530  56532  56536  56538  56542  56544  56546  56547  56548  56550  56551  56552  56554  56556  56560  56562  56566  56568  56572  56578  56580  56586  56590  56592  56596  56602  56608  56610  56616  56620  56622  56628  56632  56638  56646  447348 

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