解答题如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD是直角梯形,侧棱SA⊥底面ABCD,AB垂直于AD和BC,SA=AB=BC=2,AD=1.M是棱SB的中点.
(Ⅰ)求证:AM∥面SCD;
(Ⅱ)求面SCD与面SAB所成二面角的余弦值;
(Ⅲ)设点N是直线CD上的动点,MN与面SAB所成的角为θ,求sinθ的最大值.
网友回答
解:(Ⅰ)以点A为原点建立如图所示的空间直角坐标系,则
A(0,0,0),B(0,2,0),D(1,0,0,),S(0,0,2),M(0,1,1).
则,,.
设平面SCD的法向量是,则,即
令z=1,则x=2,y=-1.于是.
∵,∴.
又∵AM?平面SCD,∴AM∥平面SCD.
(Ⅱ)易知平面SAB的法向量为.设平面SCD与平面SAB所成的二面角为α,
则==,即.
∴平面SCD与平面SAB所成二面角的余弦值为.
(Ⅲ)设N(x,2x-2,0),则.
∴===.
当,即时,.解析分析:(Ⅰ)通过建立空间直角坐标系,利用平面SCD的法向量即可证明AM∥平面SCD;(Ⅱ)分别求出平面SCD与平面SAB的法向量,利用法向量的夹角即可得出;(Ⅲ)利用线面角的夹角公式即可得出表达式,进而利用二次函数的单调性即可得出.点评:熟练掌握建立空间直角坐标系利用平面SCD的法向量即可证明AM∥平面SCD、平面SCD与平面SAB的法向量的夹角求出二面角、线面角的夹角公式、二次函数的单调性是解题的关键.