Question

如圖一，△ABC是正三角形，△ABD是等腰直角三角形，AB=BD=2。將△ABD沿邊AB折起， 使得△ABD與△ABC成30^o的二面角,如圖二，在二面角中.

(1) 求CD與面ABC所成的角正弦值的大小;
(2) 對于AD上任意點H，CH是否與面ABD垂直。

Answer 1

(1) =；
(2) CH不可能同時垂直BD和BA，即CH不與面ABD垂直。

解析試題分析：依題意，ABD=90^o，建立如圖的坐標系使得△ABC在yoz平面上，△ABD與△ABC成30^o的二面角, DBY=30^o，又AB=BD=2，  A(0，0，2)，B(0，0，0)，C(0，，1)，D(1，，0)，

(1)x軸與面ABC垂直，故(1，0，0)是面ABC的一個法向量。
設(shè)CD與面ABC成的角為，而= (1，0，-1)，
sin==
[0，]，=； 6分
(2) 設(shè)=t= t(1，，-2)= (t，t，-2 t)，
=+=(0，-,1) +(t，t，-2 t) = (t，t-，-2 t+1)，
若，則 (t，t-，-2 t+1)·(0，0，2)="0" 得t=， 10分
此時=(，-，0)，而=(1，，0)，·=-=-10, 和不垂直，即CH不可能同時垂直BD和BA，即CH不與面ABD垂直。12分
考點：立體幾何中的平行關(guān)系、垂直關(guān)系，角的計算，空間向量的應(yīng)用。
點評：典型題，立體幾何題，是高考必考內(nèi)容，往往涉及垂直關(guān)系、平行關(guān)系、角、距離、體積的計算。在計算問題中，有“幾何法”和“向量法”。利用幾何法，要遵循“一作、二證、三計算”的步驟，本題利用空間向量，簡化了證明及計算過程。