Question

如圖，四面體ABCD中，O是BD的中點(diǎn)，CA=CB=CD=BD=2，AB=AD=

2

．
（1）求證：AO⊥平面BCD；
（2）求異面直線(xiàn)AB與CD所成角的余弦值．

Answer 1

考點(diǎn)：直線(xiàn)與平面垂直的判定,異面直線(xiàn)及其所成的角

專(zhuān)題：空間位置關(guān)系與距離

分析：（1）求出AC，連結(jié)CO，證明AO⊥CO，然后利用直線(xiàn)與平面垂直的判定定理證明AO⊥平面BCD．
（2）分別取BC、AC的中點(diǎn)E、F，連結(jié)EF、EG，說(shuō)明∠FEO或其補(bǔ)角就是異面直線(xiàn)AB、CD所成的角，連結(jié)FO，在△EFO中，求解cos∠FEO即可．

解答： 解：（1）證明：在三角形ABC中，因?yàn)锳B=AD=

2

，O是BD中點(diǎn)，
所以AO⊥BD，且AC=

( 2 )2-1

=1------------------（2分）
連結(jié)CO，在等邊三角形BCD中易得CO=

3

，
所以AC²=2²=1²+（

3

）²=AO²+CO²，
所以AO⊥CO--------------------------------（4分）
因?yàn)镃O∩BD=O，CO、BD?平面BCD
所以AO⊥平面BCD---------------------（6分）
（2）分別取BC、AC的中點(diǎn)E、F，連結(jié)EF、EG
因?yàn)镋F

∥

.

AB，EO

∥

.

1

2

CD
所以∠FEO或其補(bǔ)角就是異面直線(xiàn)AB、CD所成的角---------（8分）
連結(jié)FO，因?yàn)锳O⊥平面BCD，所以AO⊥CO，
所以在Rt△ACO中，斜邊AC上的中線(xiàn)FO=

1

2

AC=1，
又因?yàn)镋O=

1

2

CD=1，EF=

1

2

AB=

2

2

，
所以在△EFO中，cos∠FEO=

EF2+EO2-FO2

2EF•EO

=

2

4

因?yàn)閏os∠FEO＞0，所以異面直線(xiàn)AB、CD所成的角的余弦值是

2

4

-------------------（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題列出直線(xiàn)與垂直的判定定理的應(yīng)用，異面直線(xiàn)所成角的求法，考查轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用．