(2014•广东二模)在直角梯形ABCD中,AD∥BC,BC=2AD=2AB=22,∠ABC=90°,如图1.把△ABD

(2014•广东二模)在直角梯形ABCD中,AD∥BC,BC=2AD=2AB=2
2
,∠ABC=90°,如图1.把△ABD沿BD翻折,使得平面ABD⊥平面BCD,如图2.
(Ⅰ)求证:CD⊥AB;
(Ⅱ)若点M为线段BC中点,求点M到平面ACD的距离;
(Ⅲ)在线段BC上是否存在点N,使得AN与平面ACD所成角为60°?若存在,求出[BN/BC]的值;若不存在,说明理由.
ksinist 1年前 已收到1个回答 举报

xinay 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)先证明CD⊥BD,利用平面ABD⊥平面BCD,可得CD⊥平面ABD,利用线面垂直的性质可得CD⊥AB;(Ⅱ)建立空间直角坐标系,求出平面ACD的一个法向量为n=(1,0,−1),进而可求点M到平面ACD的距离;(Ⅲ)假设在线段BC上存在点N,使得AN与平面ACD所成角为60°,设BN=λBC, 0<λ<1,可得AN=(1−2λ,2λ,−1),利用向量的夹角公式,建立方程,即可求得结论.

(Ⅰ)证明:由已知条件可得BD=2,CD=2,CD⊥BD.…(2分)
∵平面ABD⊥平面BCD,平面ABD∩平面BCD=BD.
∴CD⊥平面ABD.…(3分)
又∵AB⊂平面ABD,∴CD⊥AB.…(4分)
(Ⅱ)以点D为原点,BD所在的直线为x轴,DC所在的直线为y轴,建立空间直角坐标系,如图.由已知可得A(1,0,1),B(2,0,0),C(0,2,0),D(0,0,0),M(1,1,0).


CD=(0,−2,0),

AD=(−1,0,−1).…(6分)
设平面ACD的法向量为

n=(x,y,z),则

CD⊥

n,

AD⊥

n,∴

y=0
x+z=0
令x=1,得平面ACD的一个法向量为

n=(1,0,−1),
∴点M到平面ACD的距离d=
|

n•

MC|
|

MC|=

2
2.…(8分)
(Ⅲ)假设在线段BC上存在点N,使得AN与平面ACD所成角为60°.…(9分)


BN=λ

BC, 0<λ<1,则N(2-2λ,2λ,0),


AN=(1−2λ,2λ,−1),
又∵平面ACD的法向量

n=(1,0,−1)且直线AN与平面ACD所成角为60°,
∴sin60°=
|

AN•

n|
|

AN|•|

n|=

3
2,…(11分)
可得8λ2+2λ-1=0,
∴λ=
1
4或λ=−
1
2(舍去).
综上,在线段BC上存在点N,使AN与平面ACD所成角为60°,此时[BN/BC=
1
4].…(13分)

点评:
本题考点: 用空间向量求直线与平面的夹角;空间中直线与直线之间的位置关系;点、线、面间的距离计算.

考点点评: 本小题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面等基础知识,考查空间想象能力、推理论证能力、运算求解能力等,考查化归与转化思想.

1年前

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