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,

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  • 解题思路:(1)取SD中点E,连接AE,NE,由三角形中位线定理,及M为AB中点,可证明四边形AMNE为平行四边形,则MN∥AE,由线面平行的判定定理即可得到MN∥平面SAD;

    (2)由已知中SA⊥平面ABCD,底面ABCD为矩形可得,SA⊥CD,AD⊥CD,由线面垂直的判定定理可得CD⊥平面SAD,则∠SDA即为二面角S-CD-A的平面角,结合已知中二面角S-CD-A的平面角为45°,可得△SAD为等腰直角三角形,则AE⊥SD,结合CD⊥AE及线面垂直的判定定理,可得AE⊥平面SCD,则MN⊥平面SCD,最终由面面垂直的判定定理可得

    平面SMC⊥平面SCD

    (3)若

    CD

    AD

    =λ

    ,设AD=SA=a,则CD=λa,结合(2)的结论,可得∠MSN即为直线SM与平面SCD所成角,等于30°,解三角形SAM,即可求出λ值.

    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)

    点评:

    本题考点: 平面与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角.

    考点点评: 本题考查的知识点是平面与平面垂直的判定,直线与平面平行的判定,直线与平面所成的角,其中熟练掌握空间直线与平面平行、垂直、夹角的定义、判定、性质是解答本题的关键.