(2009•朝阳区二模)如图,四棱锥S-ABCD的底面是矩形,SA⊥底面ABCD,P为BC边的中点,SB与平面ABCD所

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  • 解题思路:方法一:

    (1)证明直线与平面垂直,关键要找到两条相交直线与之都垂直.在题目告知线段长度的前提下,可以考虑用勾股定理去寻找垂直

    (2)由第(1)问的结论易得平面SPD⊥平面SAP,SP为交线,所以只要过A点作SP的垂线就可以了

    (3)二面角的度量关键在于作出它的平面角,第(3)问中构造二面角的平面角的方法是典型的三垂线法.

    方法二:

    在题目条件中有直线与平面垂直的情况下,也可以建立空间直角坐标系,设定参量求解.比如此题中,我们可以以A为坐标原点,分别以BA、DA、SA为x、y、z轴,建立空间直角坐标系O-xyz.这种解法的好处就是:(1)解题过程中较少用到空间几何中判定线线、面面、线面相对位置的有关定理,因为这些可以用向量方法来解决.(2)即使立体感稍差一些的学生也可以顺利解出,因为只需画个草图以建立坐标系和观察有关点的位置即可.

    (Ⅰ)证明:因为SA⊥底面ABCD,

    所以∠SBA是SB与平面ABCD所成的角.

    由已知∠SBA=45°,所以AB=SA=1.

    易求得,AP=PD=

    2,又因为AD=2,

    所以AD2=AP2+PD2,所以AP⊥PD.

    因为SA⊥底面ABCD,PD⊂平面ABCD,

    所以SA⊥PD.由于SA∩AP=A,

    所以PD⊥平面SAP.(4分)

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知,PD⊥平面SAP.又因为PD⊂平面SPD

    所以平面SPD⊥平面SAP,过A作AH⊥SP于H,(如图)则AH⊥平面SPD,

    所以线段AH的长度为点A到平面SPD的距离.

    在Rt△SAP中,易求得SP=

    3,所以AH=

    SA•AP

    SP=

    2

    3=

    6

    3.

    所以点A到平面SPD的距离为

    6

    3.(9分)

    (Ⅲ)设Q为AD中点.连接PQ,由于SA⊥底面ABCD,

    且SA⊂平面SAD,则平面SAD⊥平面ABCD.

    因为PQ⊥AD,所以PQ⊥平面SAD.

    过Q作QR⊥SD,垂足为R,连接PR,

    由三垂线定理可知PR⊥SD,

    所以∠PRQ是二面角A-SD-P的平面角.

    容易证明△DRQ∽△DAS,则[QR/SA=

    DQ

    SD],

    因为DQ=1,SA=1,SD=

    点评:

    本题考点: 直线与平面垂直的判定;与二面角有关的立体几何综合题;点、线、面间的距离计算.

    考点点评: 本小题主要考查空间线面关系、二面角的度量等知识,考查数形结合、化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力