问题 解答题

如右图所示,一张平行四边形的硬纸片ABC0D中,AD=BD=1,AB=.沿它的对角线BD把△BDC0折起,使点C0到达平面ABC0D外点C的位置.

(1)证明:平面ABC0D⊥平面CBC0

(2)如果△ABC为等腰三角形,求二面角A-BD-C的大小

答案

(1)证明:因为AD=BC0=BD=1,

AB=C0D=,

所以∠DBC0=90°,∠ADB=90°.

因为折叠过程中,∠DBC=∠DBC0=90°,

所以DB⊥BC,又DB⊥BC0,故DB⊥平面CBC0.

又DB⊂平面ABC0D,所以平面ABC0D⊥平面CBC0.

(2)法一:如右图,延长C0B到E,使BE=C0B,连结AE,CE.

因为AD綊BE,BE=1,DB=1,∠DBE=90°,所以AEBD为正方形,AE=1.

由于AE,DB都与平面CBC0垂直,所以AE⊥CE,可知

AC>1.

因此只有AC=AB=时,△ABC为等腰三角形.

在Rt△AEC中,CE==1,又BC=1,

所以△CEB为等边三角形,∠CBE=60°.

由(1)可知,BD⊥BC,BD⊥BE,所以∠CBE为二面角A-BD-C的平面角,即二面角A-BD-C的大小为60°.

法二:以D为坐标原点,射线DA,DB分别为x轴正半轴和y轴正

半轴,建立如右图的空间直角坐标系D-xyz,则

A(1,0,0),B(0,1,0),D(0,0,0).

由(1)可设点C的坐标为(x,1,z),其中z>0,则有

x2+z2=1.①

因为△ABC为等腰三角形,所以AC=1或AC=.

若AC=1,则有(x-1)2+1+z2=1.

由此得x=1,z=0,不合题意.

若AC=,则有(x-1)2+1+z2=2.②

联立①和②得x=,z=.

故点C的坐标为.

由于DA⊥BD,BC⊥BD,所以与夹角的大小等于二面角A-BD-C的大小.

又=(1,0,0),=,

cos〈,〉==.

所以〈,〉=60°,即二面角A-BD-C的大小为60°  

单项选择题
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