如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SA⊥平面ABCD,二面角S-CD-A的平面角为45°,M为AB中点,N为SC中点.(1)证明:MN∥平面SAD;(2)证明:平面SMC⊥平面SCD;(3)若CDAD=λ,求实数λ的值,使得直线SM与平面SCD所成角为30°.

问题描述:

如图,在四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SA⊥平面ABCD,二面角S-CD-A的平面角为45°,M为AB中点,N为SC中点.

(1)证明:MN∥平面SAD;
(2)证明:平面SMC⊥平面SCD;
(3)若

CD
AD
=λ,求实数λ的值,使得直线SM与平面SCD所成角为30°.


答案解析:(1)取SD中点E,连接AE,NE,由三角形中位线定理,及M为AB中点,可证明四边形AMNE为平行四边形,则MN∥AE,由线面平行的判定定理即可得到MN∥平面SAD;
(2)由已知中SA⊥平面ABCD,底面ABCD为矩形可得,SA⊥CD,AD⊥CD,由线面垂直的判定定理可得CD⊥平面SAD,则∠SDA即为二面角S-CD-A的平面角,结合已知中二面角S-CD-A的平面角为45°,可得△SAD为等腰直角三角形,则AE⊥SD,结合CD⊥AE及线面垂直的判定定理,可得AE⊥平面SCD,则MN⊥平面SCD,最终由面面垂直的判定定理可得
平面SMC⊥平面SCD
(3)若

CD
AD
=λ,设AD=SA=a,则CD=λa,结合(2)的结论,可得∠MSN即为直线SM与平面SCD所成角,等于30°,解三角形SAM,即可求出λ值.
考试点:平面与平面垂直的判定;直线与平面平行的判定;直线与平面所成的角.
知识点:本题考查的知识点是平面与平面垂直的判定,直线与平面平行的判定,直线与平面所成的角,其中熟练掌握空间直线与平面平行、垂直、夹角的定义、判定、性质是解答本题的关键.