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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,

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/09/01 11:52:25
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
CD
AD
=λ
证明:(1)取SD中点E,连接AE,NE,
则NE=
1
2CD=AM,NE∥CD∥AM,
∴四边形AMNE为平行四边形,∴MN∥AE…(1分)
又∵MN⊄平面SAD…(3分)
(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°…(5分)∴△SAD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…(8分)
(3)∵
CD
AD=λ,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°…(9分)
而MN=AE=

2
2a,∴Rt△SAM中,SM=
a2+(
λa
2)2,而MN=AE=

2
2a,∴Rt△SAM中,由sin∠MSN=
MN
SN得
1
2=

2
2a

a2+(
λa
2)2,解得λ=2
当λ=2时,直线SM与平面SCD所成角为30°(14分)