如图,在三棱锥V-ABC中,VC⊥底面ABC,AC⊥BC,D是AB的中点,且AC=BC=a,∠VDC=θ (0<θ< π 2

如图,在三棱锥V-ABC中,VC⊥底面ABC,AC⊥BC,D是AB的中点,且AC=BC=a,∠VDC=θ(0<θ<π2).(1)求证:平面VAB⊥平面VCD;(2)当角θ... 如图,在三棱锥V-ABC中,VC⊥底面ABC,AC⊥BC,D是AB的中点,且AC=BC=a,∠VDC=θ (0<θ< π 2 ) .(1)求证:平面VAB⊥平面VCD;(2)当角θ变化时,求直线BC与平面VAB所成的角的取值范围. 展开
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朝颜一只花Br096
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法一(几何法):
证明:(1)∵AC=BC=a
∴△ACB是等腰三角形,
又D是AB的中点∴CD⊥AB,
又VC⊥底面ABC∴VC⊥AB
于是AB⊥平面VCD.
又AB?平面VAB∴平面VAB⊥平面VCD
(2)过点C在平面VCD内作CH⊥VD于H,连接BH
则由(1)知AB⊥CH,∴CH⊥平面VAB
于是∠CBH就是直线BC与平面VAB所成的角.
在Rt△CHD中,CD=
2
2
a
CH=
2
2
asinθ

设∠CBH=φ,在Rt△BHC中,CH=asinφ∴
2
2
sinθ=sinφ
0<θ<
π
2
∴0<sinθ<1, 0<sinφ<
2
2



0≤φ≤
π
2
,∴ 0<φ<
π
4

即直线BC与平面VAB所成角的取值范围为 (0,
π
4
)

法二(向量法):
证明:(1)以CA,CB,CV所在的直线分别为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则 C(0,0,0),A(a,0,0),B(0,a,0),D(
a
2
a
2
,0),V(0,0,
2
2
atanθ)

于是,
VD
=(
a
2
a
2
,-
2
2
atanθ)
CD
=(
a
2
a
2
,0)
AB
=(-a,a,0)

从而
AB
?
CD
=(-a,a,0)?(
a
2
a
2
,0)=-
1
2
a 2 +
1
2
a 2 +0=0
,即AB⊥CD.
同理
AB
?
VD
=(-a,a,0)?(
a
2
a
2
,-
2
2
atanθ)=-
1
2
a 2 +
1
2
a 2 +0=0

即AB⊥VD.又CD∩VD=D,∴AB⊥平面VCD.
又AB?平面VAB.∴平面VAB⊥平面VCD.
(2)设直线BC与平面VAB所成的角为φ,平面VAB的一个法向量为n=(x,y,z),
则由 n?
AB
=0,n?
VD
=0

-ax+ay=0
a
2
x+
a
2
y-
<
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2

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