(12分)如图,四面体ABCD中,AD⊥CD,AD=CD,∠ADB=∠BDC,E为AC的中点. (1)证明:平面BED⊥平面ACD; (2)设AB=BD=2,∠ACB=60∘,点F在BD上,当ΔAFC的面积最小时,求CF与平面ABD所成的角的正弦值.
 分析:(1)利用三角形全等可得AB=BC,可证EB⊥AC,易证DE⊥AC,从而可证平面BED⊥平面ACD; (2)由题意可知ΔAFC的面积最小时,EF⊥BD,据此计算可求得CF与平面ABD所成的角的正弦值. 解答:(1)证明:∵AD=CD,E为AC的中点.∴DE⊥AC, 又∵AD=CD,∠ADB=∠BDC,BD=BD,∴ΔABD≅ΔCBD, ∴AB=BC,又∵E为AC的中点.∴EB⊥AC,又BE⋂DE=E,BE⊂平面BED,DE⊂平面BED, ∴AC⊥平面BED,又AC⊂平面ACD,∴平面BED⊥平面ACD; (2)解:连接EF,由(1)知AC⊥EF,∴SΔAFC=12AC×EF,
 故EF最小时,ΔAFC的面积最小,∴EF⊥BD时,ΔAFC的面积最小, 又AC⊥平面BED,BD⊂平面BED,∴AC⊥BD,又AC⋂EF=E,AC⊂平面AFC,EF⊂平面AFC, ∴BD⊥平面AFC,又BD⊂平面ABD,∴平面ABD⊥平面AFC, 过C作CM⊥AF于点M,则CM⊥平面ABD, 故∠CFM,即∠CFA为直线CF与平面ABD所成的角, 由AB=BD=2,∠ACB=60∘,知ΔBAC是2为边长的等边三角形, 故AC=2,由已知可得DE=1,BE=√3,又BD=2,∴BD2=ED2+EB2, ∴∠BED=90∘,所以EF=BE×DEBD=√32, ∴CF=√12+34=√72,∴AF=√72, 在ΔACF中,由余弦定理得cos∠AFC=74+74−42×√72×√72=−17, ∴sin∠AFC=4√37. 故CF与平面ABD所成的角的正弦值为4√37. 点评:本题考查面面垂直的证明,考查线面角的正弦值的求法,属中档题.
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