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方法一
(1)证:∵CD⊥AB,CD⊥BC,∴CD⊥平面ABC
又∵CDÌ平面ACD,∴平面ACD⊥平面ABC
(2)解:∵AB⊥BC,AB⊥CD,∴AB⊥平面BCD,故AB⊥BD
∴∠CBD是二面角C-AB-D的平面角
∵在Rt△BCD中,BC = CD,∴∠CBD = 45°
即二面角C-AB-D的大小为45°
(3)解:过点B作BH⊥AC,垂足为H,连结DH
∵平面ACD⊥平面ABC,∴BH⊥平面ACD,
∴∠BDH为BD与平面ACD所成的角
设AB = a,在Rt△BHD中,
,![]()
∴
又
,∴
方法二
(1)同方法一
(2)解:设以过B点且∥CD的向量为x轴,
为y轴和z轴建立如图所示的空间直角坐标系,设AB = a,则A(0,0,a),C(0,1,0),D(1,1,0),
= (1,1,0),
= (0,0,a)
平面ABC的法向量
= (1,0,0)
设平面ABD的一个法向量为n = (x,y,z),则
![]()
取n = (1,-1,0) 6分
![]()
∴二面角C-AB-D的大小为45°
(3)解:
= (0,1,-a),
= (1,0,0),
= (1,1,0)
设平面ACD的一个法向量是m = (x,y,z),则![]()
∴可取m = (0,a,1),设直线BD与平面ACD所成角为
,则向量
、m的夹角为![]()
故
即
又
,∴