Question

如圖，S是正方形ABCD所在平面外一點，且SD⊥面ABCD，AB=1，SB=

3

．
（1）求證：BC⊥SC；
（2）求面ASD與面BSC所成二面角的大小．

Answer 1

分析：（1）由底面ABCD是正方形，知BC⊥DC．由SD⊥底面ABCD，知SD⊥BC，由此能夠證明BC⊥SC．
（2）由SD⊥底面ABCD，且ABCD為正方形，可把四棱錐S-ABCD補形為長方體A₁B₁C₁S-ABCD，面ASD與面BSC所成的二面角就是面ADSA₁與面BCSA₁所成的二面角，由此能求出面ASD與面BSC所成的二面角．

解答：（1）證明：∵底面ABCD是正方形，∴BC⊥DC．
∵SD⊥底面ABCD，∴SD⊥BC，又DC∩SD=D，
∴BC⊥平面SDC，∴BC⊥SC；
（2）解：∵SD⊥底面ABCD，且ABCD為正方形，
∴可把四棱錐S-ABCD補形為長方體A₁B₁C₁S-ABCD，
如圖2，面ASD與面BSC所成的二面角就是面ADSA₁與面BCSA₁所成的二面角，
∵SC⊥BC，BC∥A₁S，∴SC⊥A₁S，
又SD⊥A₁S，∴∠CSD為所求二面角的平面角．
在Rt△SCB中，由勾股定理得SC=

2

，
在Rt△SDC中，由勾股定理得SD=1．
∴∠CSD=45°，即面ASD與面BSC所成的二面角為45°．

點評：本題考查異面直線垂直的證明，考查二面角的大小的求法，考查學生分析解決問題的能力，屬于中檔題．