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如图所示的四棱锥,SD垂直于正方形ABCD所在的底面,AB=1,SB=
3

(1)求证:BC⊥SC;
(2)求SB与底面ABCD所成角的正切值;
(3)设棱SA的中点为M,求异面直线DM与SC所成角的大小.
分析:(1)以D为坐标原点建立直角坐标系,用坐标分别表示
BC
=(-1,0,0),
SC
=(0,1,-1)
,从而可得其数量积为0,故得证;
(2)用坐标表示
DS
=(0,0,1),
BS
=(-1,-1,1)
,进而可求夹角,由此可求SB与底面ABCD所成角的正切值;
(3)用坐标表示
DM
=(
2
2
,0,
2
2
),
SC
=(0,1,-1)
,进而可求异面直线DM与SC所成角
解答:解:如图所示,以D为坐标原点建立直角坐标系,
则D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,1,0),M(
2
2
,0,
2
2
),S(0,0,1)
(1)∵
BC
=(-1,0,0),
SC
=(0,1,-1)

BC
SC
=0

∴BC⊥SC;
(2)∵
DS
=(0,0,1),
BS
=(-1,-1,1)

cos<
DS
BS
>=
1
3

∴SB与底面ABCD所成角的正切值为
2
2

(3)
DM
=(
2
2
,0,
2
2
),
SC
=(0,1,-1)

cos<
DM
CS
>=
2
2
2
=
1
2

∴异面直线DM与SC所成角为30°
点评:本题以四棱锥为载体,考查空间向量,考查线线垂直,考查线面角,考查线线垂直,关键是构建空间直角坐标系.
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12
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