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如图,已知四棱锥\(S-ABCD\)的底面为直角梯形,且满足\(AB/\!/CD\),\(BC⊥AB\),\(AB=9\),\(BC=CD=SD=6\),\(SB=12\),平面\(SCD⊥\)平面\(SBC.M\)为线段\(SC\)的中点,\(N\)为线段上的动点.\((1)\)求证:平面\(SCD⊥\)平面\(ABCD\);\((2)\)设\(AN=λNB(λ>0)\),当二面角\(C-DM-N\)的大小为\(60°\)时,求\(λ\)的值.

如图,已知四棱锥\(S-ABCD\)的底面为直角梯形,且满足\(AB/\!/CD\),\(BC⊥AB\),\(AB=9\),\(BC=CD=SD=6\),\(SB=12\),平面\(SCD⊥\)平面\(SBC.M\)为线段\(SC\)的中点,\(N\)为线段上的动点.\((1)\)求证:平面\(SCD⊥\)平面\(ABCD\);\((2)\)设\(AN=λNB(λ>0)\),当二面角\(C-DM-N\)的大小为\(60°\)时,求\(λ\)的值.

证明:(1)∵SD=CD.∴△SDC为等腰三角形.

又∵M为SC的中点,∴DM⊥SC.

又∵平面SCD⊥平面SBC,平面SCD∩平面SBC=SC且DM⊂平面SCD,

由平面与平面垂直的性质定理可知,DM⊥平面SBC.

又∵BC⊂平面SBC,由直线与平面垂直的性质可知DM⊥BC,

又∵BC⊥CD,DM∩DC=D,DM⊂平面SCD,CD⊂平面SCD.

∴CD⊥平面CDS,

∵BC⊂平面SCD,

又∵BC⊂平面ABCD,

∴平面SCD⊥平面ABCD.

(2)(方法一)由(1)可知,BC⊥平面SDC,∴BC⊥SC.

在Rt△SCB中,=.

在△SDC中,由余弦定理可知,,

∵∠SDC∈(0°,180°),∴∠SDC=120°.

过点N作NG⊥CD于点G,G为垂足,则NG∥BC,

∵BC⊥平面SCD,∴NG⊥平面SCD,

∵DM⊂平面SCD,∴DM⊥NG.过点G作GK⊥DM于点K,K为垂足,连接NK.

∵DM⊥GK,DM⊥NG,NG∩GK=G,∴DM⊥平面NGK.

又∵NK⊂平面NGK,∴DM⊥NK,

∴∠GKN即为二面角C-DM-N的平面角,

在Rt△NGK中∠NKG=60°,∴,∴=,

在,

∴,

∴GC=CD-DG=6-4=2,

∴NB=GC=2,AN=AB-NB=9-2=7,

∴.

(方法二)由(1)可知,BC⊥平面SDC,∴BC⊥SC.

在Rt△SCB中,=,

在△SDC中,由余弦定理可知=,

∵∠SDC∈(00,180°),∴∠SDC=120°,

过S点作线段CD的延长线的垂线,垂足为O,

∵∠SDC=120°∴∠SDO=60°,∴,∴OC=9,

∴四边形ABCO为矩形.

由平面SCD⊥平面ABCD可知,SO⊥平面ABCD

以OA所在直线为x轴,OC所在直线为y轴,OS所在直线为z轴建立空间直角坐标系.

则,

设AN=a(a>3),则,

设平面DMN的法向量,

由,令,得,

∴,

又∵平面CDM的法向量,

∴,

∴,

∴∴,∴,

∵a>3,∴,∴a=7,

即AN=7,∴NB=AB-AN=9-7=2,

∴.