已知正方形ABCD的边长为2,AC∩BD=O.将正方形ABCD沿对角线BD折起,使AC=a,得到三棱锥A-BCD,如图所示.
(1)当a=2时,求证:AO⊥平面BCD.
(2)当二面角A-BD-C的大小为120°时,求二面角A-BC-D的正切值.
(1)见解析 (2)
【解析】(1)根据题意,在△AOC中,AC=a=2,AO=CO=,
所以AC2=AO2+CO2,所以AO⊥CO.
又AO⊥BD,BD∩CO=O,
所以AO⊥平面BCD.
(2)方法一:由(1)知,CO⊥OD,以O为原点,OC,OD所在的直线分别为x轴、y轴建立如图的空间直角坐标系Oxyz,
则有O(0,0,0),D(0,,0),
C(,0,0),B(0,-,0).
设A(x0,0,z0)(x0<0),
则=(x0,0,z0),=(0,,0).
平面ABD的一个法向量为n=(z0,0,-x0).
平面BCD的一个法向量为m=(0,0,1),且二面角A-BD-C的大小为120°,
所以|cos<m,n>|=|cos120°|=,得=3.
因为OA=,所以=.解得x0=-,z0=.所以A(-,0,).
平面ABC的一个法向量为l=(1,-1,).
设二面角A-BC-D的平面角为θ,
所以cosθ=|cos<l,m>|=||=.
所以tanθ=.
所以二面角A-BC-D的正切值为.
方法二:折叠后,BD⊥AO,BD⊥CO.所以∠AOC是二面角A-BD-C的平面角,即∠AOC=120°.在△AOC中,AO=CO=,所以AC=.
如图,过点A作CO的垂线交CO延长线于点H,
因为BD⊥CO,BD⊥AO,且CO∩AO=O,所以BD⊥平面AOC.因为AH?平面AOC,所以BD⊥AH.
又CO⊥AH,且CO∩BD=O,所以AH⊥平面BCD.所以AH⊥BC.过点A作AK⊥BC,垂足为K,连接HK,因为BC⊥AH,AK∩AH=A,所以BC⊥平面AHK.因为HK?平面AHK,所以BC⊥HK.所以∠AKH为二面角A-BC-D的平面角.
在△AOH中,得AH=,OH=,所以CH=CO+OH=+=.
在Rt△CHK中,HK==,
在Rt△AHK中,tan∠AKH===.
所以二面角A-BC-D的正切值为.
科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十四第七章第三节练习卷(解析版) 题型:解答题
如图,在四面体ABCD中作截面PQR,若PQ,CB的延长线交于M,RQ,DB的延长线交于N,RP,DC的延长线交于K,
求证:M,N,K三点共线.
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十八第七章第七节练习卷(解析版) 题型:选择题
已知向量a=(2,-3,5)与向量b=(3,λ,)平行,则λ=( )
(A) (B) (C)- (D)-
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十二第七章第一节练习卷(解析版) 题型:选择题
正三棱柱(底面为正三角形的直棱柱)ABC-A1B1C1如图所示,以四边形ABB1A1为水平面,四边形BCC1B1的前面为正前方画出的三视图正确的是( )
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十二第七章第一节练习卷(解析版) 题型:选择题
一个正方体截去两个角后所得几何体的正视图(又称主视图)、侧视图(又称左视图)如图所示,则其俯视图为( )
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十九第七章第八节练习卷(解析版) 题型:填空题
二面角的棱上有A,B两点,直线AC,BD分别在这个二面角的两个半平面内,且都垂直于AB.已知AB=4,AC=6,BD=8,CD=2,则该二面角的大小为 .
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十九第七章第八节练习卷(解析版) 题型:选择题
在三棱柱ABC-A1B1C1中,底面为边长为1的正三角形,侧棱AA1⊥底面ABC,点D在棱BB1上,且BD=1,若AD与平面AA1C1C所成的角为α,则sinα的值为( )
(A) (B) (C) (D)
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十三第七章第二节练习卷(解析版) 题型:选择题
平面α截球O的球面所得圆的半径为1,球心O到平面α的距离为,则此球的体积为( )
(A)π (B)4π (C)4π (D)6π
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科目:高中数学 来源:2014年高考数学全程总复习课时提升作业四十 第六章第六节练习卷(解析版) 题型:选择题
已知函数f(x)是定义在R上不恒为零的函数,且对于任意实数a,b∈R,满足:f(a·b)=af(b)+bf(a),f(2)=2,an=(n∈N*),bn=(n∈N*).
考察下列结论:
①f(0)=f(1);②f(x)为偶函数;
③数列{an}为等比数列;
④数列{bn}为等差数列.
其中正确的结论共有( )
(A)1个 (B)2个 (C)3个 (D)4个
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