Question

如图，在四面体A-BCD中，，且BD⊥DC，二面角A-BD-C大小为60°．
（1）求证：平面ABC上平面BCD；
（2）求直线CD与平面ABC所成角的正弦值．

Answer

（1）取BD、BC中点分别为M、N，证明AN和两相交直线BD及MN均垂直，得到AN⊥面BDC，从而证得面ABC⊥面BCD．
（2）由（1）可知平面ABC⊥平面BDC，过D向BC作垂线于足H，从而DH⊥面ABC，解Rt△BDC，求出∠DCH 的正弦值，
即为所求．
【解析】
（1）证明：在四面体A-BCD中，取BD、BC中点分别为M、N，连接MN，则MN∥DC．
∵BD⊥DC，则MN⊥BD． 又，则AM⊥BD，∴∠AMN中，，∠AMN=60°，可知∠ANM=90°．
又BD⊥面AMN，则BD⊥AN，∴AN和两相交直线BD及MN均垂直，从而AN⊥面BDC，
又面ABC经过直线AN，故面ABC⊥面BCD．
（2）由（1）可知平面ABC⊥平面BDC，过D向BC作垂线于足H，从而DH⊥面ABC，
在Rt△BDC中，BD=2，DC=1，则，于是DC与平面ABC所成角即∠DCH，∴，
因此直线CD与平面ABC所成角的正弦值为．