(能力挑战题)如图,已知四棱锥S-ABCD的底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,且SA=SB=SD=AB=2.(1)求证:AB⊥

2025-04-24 06:59:58
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回答1:

解答:(1)证明:如图,取AB的中点E,连接DE,BD,SE,
∵底面ABCD是菱形,∠BAD=60°,
∴BD=2,△ABD为正三角形.
又∵E为AB的中点,∴DE⊥AB.
又∵SA=SB,∴SE⊥AB.
又∵SE∩DE=E,
∴AB⊥平面SDE.
∵SD?平面SDE,∴AB⊥SD.
(2)解:在平面SDE中,过S作SH⊥DE于H.
∵AB⊥平面SDE,∴AB⊥SH.
又∵AB∩DE=E,∴SH⊥平面ABD.
∴SH的长即为S到平面ABCD的距离.
在△ABD中,AB=AD=BD=2,∴DE=

3

在△SAB中,SA=SB=AB=2,∴SE=
3

在等腰△SDE中,SD=2,
∵SD?
SE2?(
1
2
SD)
2
=SH?DE,
∴SH=
3?1
3
2
3
6
.

(3)解:假设AS上存在点F使GF∥平面SBC,连接BD,以正三角形ABD的中心O为原点,OA为x轴,OS为z轴,平行于BD的且过点O的直线为y轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
A(
2
3
3
,0,0),B(-
3
3
,1,0),C(?
4
3
3
,0,0),
D(-
3
3
,-1,0),S(0,0,
2
3
6
),G(-
5
6
3
,-
1
2
,0),
AS
=(-
2
3
3
,0,
2
3
6
),
AF
AS
=λ(-
2
3
3
,0,
2
3