解答题在如图所示的四面体ABCD中,AB、BC、CD两两互相垂直,且BC=CD=1.(

发布时间:2020-07-09 02:30:05

解答题在如图所示的四面体ABCD中,AB、BC、CD两两互相垂直,且BC=CD=1.
(1)求证:平面ACD⊥平面ABC;
(2)求二面角C-AB-D的大小;
(3)若直线BD与平面ACD所成的角为θ,求θ的取值范围.

网友回答

证明:(1)∵CD⊥AB,CD⊥BC,AB∩BC=B,∴CD⊥平面ABC
又∵CD?平面ACD,∴平面ACD⊥平面ABC
解:(2)∵AB⊥BC,AB⊥CD,∴AB⊥平面BCD,故AB⊥BD
∴∠CBD是二面角C-AB-D的平面角
∵在Rt△BCD中,BC=CD,∴∠CBD=45°
即二面角C-AB-D的大小为45°
(3)过点B作BH⊥AC,垂足为H,连接DH,∵平面ACD⊥平面ABC,
∴BH⊥平面ACD,∴∠BDH为BD与平面ACD所成的角
设AB=a,在Rt△BHD中,BD=,
BH==
∴sinθ===<,
又,
∴解析分析:(Ⅰ)要证平面ACD⊥平面ABC,只需证明平面ACD内的直线CD,垂直平面ABC内的两条相交直线AB,BC,即可证明CD⊥平面ABC,从而证明平面ACD⊥平面ABC.(Ⅱ)说明∠CBD是二面角C-AB-D的平面角,解Rt△BCD,求二面角C-AB-D的大小;(Ⅲ)过点B作BH⊥AC,垂足为H,连接DH,则∠BDH为BD与平面ACD所成的角,解Rt△BHD即可确定∠BDH(θ)正弦值的范围,进而得到θ的取值范围.点评:本题考查平面与平面垂直的判定,直线与平面所成的角,二面角及其度量,考查逻辑思维能力,转化思想,是中档题.熟练掌握空间线面关系的判定定理及性质定理,及线面夹角和二面角的定义是解答此类问题的关键.
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