精英家教网 > 高中数学 > 题目详情

在四面体ABCD中,△ABC与△DBC都是边长为4的正三角形.
(Ⅰ)求证:BC⊥AD;
(Ⅱ)若点D到平面ABC的距离等于3,求二面角A-BC-D的正弦值.

证明:(Ⅰ)取BC中点O,连接AO、DO.
因为△ABC、△BCD都是边长为4的正三角形,
所以AO⊥BC,DO⊥BC,
且AO∩DO=O.
所以BC⊥平面AOD,
又AD?平面AOD.
所以BC⊥AD.
解:(Ⅱ)由(Ⅰ)知∠AOD为二面角A-BC-D的平面角,
设∠AOD=α,则过点D作DE⊥AO,垂足为E.∵BC⊥平面ADO,且BC?平面ABC,
∴平面ADO⊥平面ABC,又平面ADO∩平面ABC=AO,
∴DE⊥平面ABC,
∴线段DE的长为点D到平面ABC的距离,即DE=3.

在Rt△DEO中,
故二面角A-BC-D的正弦值为
分析:(Ⅰ)取BC中点O,连接AO、DO,根据正三角形可知AO⊥BC,DO⊥BC,而AO∩DO=O,满足线面垂直的判定定理,则BC⊥平面AOD,而AD?平面AOD,根据线面垂直的性质可知BC⊥AD.
(Ⅱ)根据二面角平面角的定义可知∠AOD为二面角A-BC-D的平面角,过点D作DE⊥AO,垂足为E,易证线段DE的长为点D到平面ABC的距离,在Rt△DEO中,求出此角的正弦值即可.
点评:本题主要考查了线面垂直的性质,以及二面角的度量,同时考查了推理能力和计算能力,转化与划归的思想,属于中档题.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中数学 来源: 题型:

在四面体ABCD中,设AB=1,CD=2且AB⊥CD,若异面直线AB与CD间的距离为2,则四面体ABCD的体积为(  )
A、
1
3
B、
1
2
C、
2
3
D、
4
3

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

精英家教网在四面体ABCD中,M、N分别是面△ACD、△BCD的重心,则四面体的四个面中与MN平行的是
 

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

将图1中的等腰直角三角形ABC沿斜边BC的中线折起得到四面体ABCD(如图2),则在四面体ABCD中,AD与BC的位置关系是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

如图,在四面体ABCD中,截面EFGH平行于对棱AB和CD,且FG⊥GH,试问截面在什么位置时其截面面积最大.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

在四面体ABCD中,已知∠ADB=∠BDC=∠CDA=60°,AD=BD=3,CD=2,则四面体ABCD的外接球的半径为
3
3

查看答案和解析>>

同步练习册答案