Question

（本小題滿分10分）

在三棱錐S—ABC中,底面是邊長(zhǎng)為2的正三角形，點(diǎn)S在

底面ABC上的射影O恰是BC的中點(diǎn),側(cè)棱SA和底面成45°角．

(1) 若D為側(cè)棱SA上一點(diǎn)，當(dāng)為何值時(shí)，BD⊥AC；

(2) 求二面角S—AC—B的余弦值大小．

 

Answer 1

【答案】

（1）． (2) .

【解析】本試題主要是考查了立體幾何中線線垂直的證明以及二面角的平面角的求解的綜合運(yùn)用。

（1）建立合理的空間直角坐標(biāo)系，然后表示向量的坐標(biāo)，利用向量的數(shù)量積為零來(lái)證明垂直。

（2）結(jié)合平面的法向量的坐標(biāo)，和法向量的夾角公式，來(lái)表示二面角的平面角的大小。

以O點(diǎn)為原點(diǎn),OC為x軸,OA為y軸,OS為z軸建立空間直角坐標(biāo)系．因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012082414592777526150/SYS201208241500157340417194_DA.files/image003.png">是邊長(zhǎng)為的正三角形，又與底面所成角為，所以∠，所以．

所以O(0,0,0)，C(,0,0)，A(0,3,0)，S(0,0,3)，B(－,0,0)．…………………………2分

（1）設(shè)AD=a，則D(0,3－a,a)，所以=(－,3－a,a)，

=(,－3,0)．若BD⊥AC，則·=3－3(3－a)=0，

解得a=2，而AS=3，所以SD=，

所以．………………………5分

(2)因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/2012082414592777526150/SYS201208241500157340417194_DA.files/image015.png">=(0,－3,3)，=(2,0,0)

設(shè)平面ACS的法向量為n₁=(x,y,z),

則

令z=1，則x=，y=1，所以n₁=(,1,1)………………………………………………………7分

而平面ABC的法向量為n₂=(0,0,1),  ………………………………………………………………8分

所以cos<n₁,n₂>=，又顯然所求二面角的平面角為銳角，

故所求二面角的余弦值的大小為.……………………………………………………………10分