问答网 问答 初中 政治 如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SA⊥平面ABCD,二面角S-CD-A的平面角为45°,M为AB中点,N为SC中点.(1)证明:MN∥平面SAD;(2)证明:平面SMC⊥平面SCD;(3)若,求实数λ的值,使得直线SM
问题标题:
如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SA⊥平面ABCD,二面角S-CD-A的平面角为45°,M为AB中点,N为SC中点.(1)证明:MN∥平面SAD;(2)证明:平面SMC⊥平面SCD;(3)若,求实数λ的值,使得直线SM
问题描述:

如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SA⊥平面ABCD,二面角S-CD-A的平面角为45°,M为AB中点,N为SC中点.

(1)证明:MN∥平面SAD;

(2)证明:平面SMC⊥平面SCD;

(3)若,求实数λ的值,使得直线SM与平面SCD所成角为30°.

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解月剑回答:
  【分析】(1)取SD中点E,连接AE,NE,由三角形中位线定理,及M为AB中点,可证明四边形AMNE为平行四边形,则MN∥AE,由线面平行的判定定理即可得到MN∥平面SAD;   (2)由已知中SA⊥平面ABCD,底面ABCD为矩形可得,SA⊥CD,AD⊥CD,由线面垂直的判定定理可得CD⊥平面SAD,则∠SDA即为二面角S-CD-A的平面角,结合已知中二面角S-CD-A的平面角为45°,可得ΔSAD为等腰直角三角形,则AE⊥SD,结合CD⊥AE及线面垂直的判定定理,可得AE⊥平面SCD,则MN⊥平面SCD,最终由面面垂直的判定定理可得   平面SMC⊥平面SCD   (3)若,设AD=SA=a,则CD=λa,结合(2)的结论,可得∠MSN即为直线SM与平面SCD所成角,等于30°,解三角形SAM,即可求出λ值.   证明:(1)取SD中点E,连接AE,NE,   则,   ∴四边形AMNE为平行四边形,   ∴MN∥AE.   ∵MN⊄平面SAD,   ∴MN∥平面SAD;   (2)∵SA⊥平面ABCD,   ∴SA⊥CD.   ∵底面ABCD为矩形,   ∴AD⊥CD,   又∵SA∩AD=A,   ∴CD⊥平面SAD,   ∴CD⊥SD,   ∴∠SDA即为二面角S-CD-A的平面角,   即∠SDA=45°,   ∴ΔSAD为等腰直角三角形,   ∴AE⊥SD.   ∵CD⊥平面SAD,   ∴CD⊥AE,   又SD∩CD=D,   ∴AE⊥平面SCD.   ∵MN∥AE,   ∴MN⊥平面SCD.   ∵MN⊂平面SMC,   ∴平面SMC⊥平面SCD;   (3)∵,设AD=SA=a,则CD=λa   由(2)可得MN⊥平面SCD   SN即为SM在平面SCD内的射影,   ∴∠MSN即为直线SM与平面SCD所成角,   即∠MSN=30°   而MN=AE=,   ∴RtΔSAM中,,而,   ∴RtΔSAM中,由得,解得λ=2   当λ=2时,直线SM与平面SCD所成角为30°.   【点评】本题考查的知识点是平面与平面垂直的判定,直线与平面平行的判定,直线与平面所成的角,其中熟练掌握空间直线与平面平行、垂直、夹角的定义、判定、性质是解答本题的关键.
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