数学空间几何二面角问题

问题描述:

数学空间几何二面角问题
如图,四棱锥S-ABCD中,底面ABCD为矩形,SD⊥底面ABCD,AD=根号2,DC=SD=2,点M在侧棱SC上,角ABM=60°.
1.证明:M是侧棱SC的中点.
2.求二面角S-AM-B的余弦值.
恩,最好能讲一下二面角怎么求的.
1个回答 分类:数学 2014-11-16

问题解答:

我来补答
1、证明:
以点D为坐标原点,分别以DA、DC、DS为坐标x轴、y轴、z轴,建立直角坐标系.则易得各点坐标:B(根号2,2,0),A(根号2,0,0);设M(0,y,z).
则:向量BM=(负根号2,y-2,z),向量BA=(0,-2,0),所以(向量BM)•(向量BA)=4-2y=根号[2+(y-2)²+z²].又点M在直线SC上,而直线SC方程为:z=2-y.
所以联立4-2y=根号[2+(y-2)²+z²]和z=2-y,解得y=1或y=3.又因为M在线段SC上,即y≤2.所以y=1,所以z=1,所以点M坐标为(0,1,1).
又因为点S坐标为(0,0,2),点C坐标为(0,2,0),所以易得M为SC中点.
原题得证.
2、 连结AM,作BP垂直于AM于点P.因为上题已证点M为SC中点,所以易得BM=2,又角ABM=60°,所以三角形ABM为等边三角形.所以点P为AM中点且BP=根号3.
在SA上作一点Q,使连线QP垂直AM于P.则根据定义,角QPB即为二面角S-AM-B的平面角.
连结AC、QB.因为SA=AC=根号6,且点M为SC中点,所以AM垂直于SC,即三角形SMA为直角三角形.又点P为AM中点,所以根据相似关系,易得QP=0.5*SM=0.5*根号2,QB=0.5*根号22.所以根据余弦定理可得:cos角SMA=(-根号6)/3.
其实求二面角就是靠定义,根据定义找出二面角后一般都比较好求的,难一点的还可以用向量法.建议你去百度百科查一下二面角,里面的信息很详细,
 
 
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