如圖所示,四棱錐的底面是邊長為1的正方形,,,點是棱的中點。
(1)求證;
(2)求異面直線所成的角的大小;
(3)求面與面所成二面角的大小。
(第18題圖)
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解法一:
(1)因為,所以SC在底面的射影是CD
又因為底面ABCD是正方形,所以,所以…………4分
(2)取AB的中點P,連結(jié)MP,DP
中,由中位線得 MP//SB ,所以
是異面直線DM與SB所成的角或其補角,
因為,又
所以,因此
所以異面直線DM與SB所成的角為…………9分
(3)因為,底面ABCD是正方形,
所以可以把四棱錐補成長方體
與面所成二面角就是面與面所成二面角
因為,,所以
,所以為所求的二面角的平面角
中,由勾股定理得,在,得
所以,即面與面所成二面角為。. …………14分

解法二:以點D為坐標(biāo)原點,建立如圖的空間直角坐標(biāo)系,
因為ABCD是邊長為1的正方形,且,
所以,,則,
,
因為,則
所以,即…………4分
(2)設(shè)所求的異面直線所成的角為,因為
所以
故異面直線DM與SB所成的角為…………9分
(3)設(shè)所求二面角的平面角為,由題意可以面ASD的一個法向量為,設(shè)面BSC的一個法向量為,則
所以
所成的角就是所求的二面角的平面角或其補角,所以
所以面與面所成二面角為。…………14分
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