已知在三棱锥S-ABC中,底面是边长为4的正三角形,侧面SAC⊥底面ABC,M,N分别是AB,SB的中点,SA=SC=2
(1)求证AC⊥SB (2)求二面角N-CM-B的大小 (3)求点B到面CMN的距离. |
(1)取AC中点D,连接SD、DB.
∵SA=SC,AB=BC,
∴AC⊥SD且AC⊥BD,
∵SD∩BD=D
∴AC⊥平面SDB,
又SB⊂平面SDB,
∴AC⊥SB.
(2)∵AC⊥平面SDB,AC⊂平面ABC,
∴平面SDB⊥平面ABC.
过N作NE⊥BD于E,NE⊥平面ABC,
过E作EF⊥CM于F,连接NF,
则NF⊥CM.
∴∠NFE为二面角N-CM-B的平面角.
∵平面SAC⊥平面ABC,SD⊥AC,∴SD⊥平面ABC.
又∵NE⊥平面ABC,∴NE∥SD.
∵SN=NB,∴NE=
SD=1 2 1 2
=SA2-AD2 1 2
=12-4
,且ED=EB.2
在正△ABC中,由平几知识可求得EF=
MB=1 4
,1 2
在Rt△NEF中,tan∠NFE=
=2EN EF
,2
∴二面角N-CM-B的大小是arctan2
.2
(3)在Rt△NEF中,NF=
=EF2+EN2
,3 2
∴S△CMN=
CM•NF=1 2 3 2
,S△CMB=3
BM•CM=21 2
.3
设点B到平面CMN的距离为h,
∵VB-CMN=VN-CMB,NE⊥平面CMB,
∴
S△CMN•h=1 3
S△CMB•NE,1 3
∴h=
=S△CMB•NE S△CMN 4 3
.即点B到平面CMN的距离为2 4 3
.2