如图,在四棱锥S-ABCD中,AB⊥AD,AB∥CD,CD=3AB,平面SAD⊥平面ABCD,M是线段AD上一点,AM=AB,DM=DC,SM⊥AD. (1)证明:BM⊥平面SMC; (2)设三棱锥C-SBM与四棱锥S-ABCD的体积分别为

问题描述:

如图,在四棱锥S-ABCD中,AB⊥AD,AB∥CD,CD=3AB,平面SAD⊥平面ABCD,M是线段AD上一点,AM=AB,DM=DC,SM⊥AD.

(1)证明:BM⊥平面SMC;
(2)设三棱锥C-SBM与四棱锥S-ABCD的体积分别为V1与V,求

V1
V
的值.

(1)证明:∵平面SAD⊥平面ABCD,平面SAD∩平面ABCD=AD,SM⊂平面SAD,SM⊥AD
∴SM⊥平面ABCD,(1分)
∵BM⊂平面ABCD,∴SM⊥BM.(2分)
∵四边形ABCD是直角梯形,AB∥CD,AM=AB,DM=DC,
∴△MAB,△MDC都是等腰直角三角形,
∴∠AMB=∠CMD=45°,∠BMC=90°,BM⊥CM.(4分)
∵SM⊂平面SMC,CM⊂平面SMC,SM∩CM=M,
∴BM⊥平面SMC(6分)
(2)三棱锥C-SBM与三棱锥S-CBM的体积相等,
由(1)知SM⊥平面ABCD,

V1
V
1
3
SM×
1
2
BM×CM
1
3
SM×
1
2
(AB+CD)×AD
,(9分)
设AB=a,由CD=3AB,AM=AB,DM=DC,
CD=3a,BM=
2
a,CM=3
2
a,AD=4a

从而
V1
V
2
a×3
2
a
(a+3a)×4a
3
8
.(12分)