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如图,四棱锥中S-ABCD中,底面ABCD是棱形,其对角线的交点为O,且SA=AC,SA⊥BD,(Ⅰ)求证:SO⊥平面ABCD;(Ⅱ)设∠BAD=60°,AB=SO=2,P是侧棱上的一点,且SD⊥平面APC,求直线SB与平面APC所成的角的正弦值.(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,侧棱SC上是否存在一点M,使SM∥平面APC?若存在,求出BM的长,若不存在,说明理由.

如图,四棱锥中S-ABCD中,底面ABCD是棱形,其对角线的交点为O,且SA=AC,SA⊥BD,(Ⅰ)求证:SO⊥平面ABCD;(Ⅱ)设∠BAD=60°,AB=SO=2,P是侧棱上的一点,且SD⊥平面APC,求直线SB与平面APC所成的角的正弦值.(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,侧棱SC上是否存在一点M,使SM∥平面APC?若存在,求出BM的长,若不存在,说明理由.

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如图,四棱锥中S-ABCD中,底面ABCD是棱形,其对角线的交点为O,且SA=AC,SA⊥BD,(Ⅰ)求证:SO⊥平面ABCD;(Ⅱ)设∠BAD=60°,AB=SO=2,P是侧棱上的一点,且SD⊥平面APC,求直线SB与平面APC所成的角的正弦值.(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,侧棱SC上是否存在一点M,使SM∥平面APC?若存在,求出BM的长,若不存在,说明理由.

【解答】解:(I)证明:∵四棱锥中S-ABCD中,底面ABCD是菱形,

∴AC⊥BD,又由SA⊥BD,SA∩AC=A

∴BD⊥平面SAC,又由SO⊂平面SAC,

∴SO⊥BD,

又由SA=AC,O为AC的中点,

故SO⊥AC,又由BD∩AC=O

∴SO⊥平面ABCD;

(Ⅱ)以O为原点,以OA,OB,OS为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系

∵∠BAD=60°,底面ABCD为菱形,

∴△ABD和△BCD都是等边三角形,

又由AB=SO=2,

∴B(0,1,0),D(0,-1,0),S(0,0,2),C(-

,0,0)

=(0,1,-2),

=(0,-1,-2)

∵SD⊥平面APC,

=(0,-1,-2)是平面APC的一个法向量

∵cos<

>=

=

∴直线SB与平面APC所成角的正弦值为

(III)假设在侧棱SC上存在一点M满足题意,

=

=(-

,-1,0)+λ(

,0,2)=(

λ-

,-1,2λ)

由BM∥平面APC得,BM⊥SD,

=0,即1-4λ=0

∴λ=

∵0<

<1

∴在侧棱SC上存在一点M,使BM∥平面PAC,且CM=

SC=