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.
的有关信息介绍如下:【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,
设
=λ
,
则
=
+λ
=(-
,-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=