(I)证明:∵四棱锥中S-ABCD中,底面ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,又由SA⊥BD,SA∩AC=A
∴BD⊥平面SAC,又由SO⊂平面SAC,
∴SO⊥BD,
又由SA=AC,O为AC的中点,
故SO⊥AC,又由BD∩AC=O
∴SO⊥平面ABCD;
(Ⅱ)以O为原点,以OA,OB,OS为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系
∵∠BAD=60°,底面ABCD为菱形,
∴△ABD和△BCD都是等边三角形,
又由AB=SO=2,
∴B(0,1,0),D(0,-1,0),S(0,0,2),C(-
3,0,0)
∴
SB=(0,1,-2),
SD=(0,-1,-2)
∵SD⊥平面APC,
∴
SD=(0,-1,-2)是平面APC的一个法向量
∵cos<
SB,
SD>=
−1+4
5×
5=
试题解析:
(I)由已知中四棱锥中S-ABCD中,底面ABCD是菱形,及SA=AC,SA⊥BD,我们易得到BD⊥平面SAC,SO⊥BD,SO⊥AC,进而由线面垂直的判定定理得到SO⊥平面ABCD;
(Ⅱ)以O为原点,以OA,OB,OS为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系,结合∠BAD=60°,AB=SO=2,P是侧棱上的一点,且SD⊥平面APC,我们求出棱锥中每个顶点的坐标,进而求出直线SB的方向向量及平面APC的法向量,然后代入线面夹角向量法公式,即可得到直线SB与平面APC所成的角的正弦值.
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,设CM=λCS,然后根据SM∥平面APC,则直线SM的方向向量及平面APC的法向量垂直,构造关于λ的方程,解方程即可得到λ的值,进而得到答案.
名师点评:
本题考点: 直线与平面垂直的判定;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直线与平面垂直的判定,直线与平面平行的判定,直线与平面所成的解,要求熟练掌握菱形的几何特征,根据其它已知条件,结合线面垂直及线面平行的判定定理进行解答.
