(17)(本小题满分 13 分)
如图,在四面体 $A B C D$ 中,$\triangle A B C$ 是等边三角形,平面 $A B C \perp$ 平面 $A B D$ ,点 $M$ 为棱 $A B$ 的中点,$A B=2, A D= 2 \sqrt{3}, \angle B A D=90^{\circ}$ .
(I)求证:$A D \perp B C$ ;
(II)求异面直线 $B C$ 与 $M D$ 所成角的余弦值;
(III)求直线 $C D$ 与平面 $A B D$ 所成角的正弦值.
(17)(本小题满分 13 分) 如图,在四面体 A B…——2018 高考数学第 17 题答案解析
2018_天津卷 (2018·文)
完整解析 · 逐步详解
【解答】
本小题主要考查异面直线所成的角、直线与平面所成的角、平面与平面垂直等基础知识.考查空间想象能力、运算求解能力和推理论证能力。满分 13 分.
(I)由平面 $A B C \perp$ 平面 $A B D$ ,平面 $A B C \cap$ 平面 $A B D=A B, A D \perp A B$ ,可得 $A D \perp$ 平面 $A B C$ ,故 $A D \perp B C$ .
(II)解:取棱 $A C$ 的中点 $N$ ,连接 $M N, N D$ .又因为 $M$ 为棱 $A B$ 的中点,故 $M N \| B C$ .所以 $\angle D M N$(或其补角 )为异面直线 $B C$ 与 $M D$ 所成的角.

在Rt $\triangle D A M$ 中,$A M=1$ ,故 $D M=\sqrt{A D^{2}+A M^{2}}=\sqrt{13}$ .因为 $A D \perp$ 平面 $A B C$ ,故 $A D \perp A C$ .
在Rt $\triangle D A N$ 中,$A N=1$ ,故 $D N=\sqrt{A D^{2}+A N^{2}}=\sqrt{13}$ .
在等腰三角形 $D M N$ 中,$M N=1$ ,可得 $\cos \angle D M N=\frac{\frac{1}{2} M N}{D M}=\frac{\sqrt{13}}{26}$ .
所以,异面直线 $B C$ 与 $M D$ 所成角的余弦值为 $\frac{\sqrt{13}}{26}$ .
(III)解:连接 $C M$ .因为 $\triangle A B C$ 为等边三角形,$M$ 为边 $A B$ 的中点,故 $C M \perp A B, C M=\sqrt{3}$ .又因为平面 $A B C$ ⟂平面 $A B D$ ,而 $C M \subset$ 平面 $A B C$ ,故 $C M \perp$ 平面 $A B D$ .所以,$\angle C D M$ 为直线 $C D$ 与平面 $A B D$ 所成的角.
在Rt $\triangle C A D$ 中,$C D=\sqrt{A C^{2}+A D^{2}}=4$ .
在Rt $\triangle C M D$ 中, $\sin \angle C D M=\frac{C M}{C D}=\frac{\sqrt{3}}{4}$ .
所以,直线 $C D$ 与平面 $A B D$ 所成角的正弦值为 $\frac{\sqrt{3}}{4}$ .
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已知平面 $\alpha , \beta , \gamma$ 两两垂直,直线 $a , b , c$ 满足:$a \subseteq \alpha, b \subseteq \beta, c \subseteq \gamma$ ,则直线 $a , b , c$ 不可能是( )
(本小题满分 14 分)
在平行六面体 $A B C D-A_{1} B_{1} C_{1} D_{1}$ 中,$A A_{1}=A B, A B_{1} \perp B_{1} C_{1}$ .
求证:(1)$A B / /$ 平面 $A_{1} B_{1} C$ ;
(2)平面 $A B B_{1} A_{1} \perp$ 平面 $A_{1} B C$ .

(第 15 题)
(12分)如图,矩形 ABCD 所在平面与半圆弧 $\widehat{\mathrm{CD}}$ 所在平面垂直, M 是 $\widehat{\mathrm{CD}}$ 上异于 $\mathrm{C}, \mathrm{D}$ 的点.
(1)证明:平面 $\mathrm{AMD} \perp$ 平面 BMC ;
(2)在线段 $A M$ 上是否存在点 $P$ ,使得 $M C \|$ 平面 $P B D$ ?说明理由.