Question

如图，在四棱锥S-ABCD中，SA⊥底面ABCD，∠BAD=∠ABC=90°，且AB=AD=1，
BC=3，SB与平面ABCD所成的角为45°，E为SD的中点．
（Ⅰ）若F为线段BC上的一点且BF=BC，求证：EF∥平面SAB；
（Ⅱ）求点B到平面SDC的距离；
（Ⅲ）在线段 BC上是否存在一点G，使二面角G-SD-C的大小为arccos？若存在，求出BG的长；若不存在，说明理由．

Answer

（Ⅰ）取SA的中点H，连接EH，BH，根据HE∥AD，BF∥AD，且HE=可得四边形EFBH为平行四边形，则EF∥BH，BH⊂平面SAB，EF⊄平面SAB，根据线面平行的判定定理可知EF∥平面SAB．
（Ⅱ）求出面SDC的一个法向量，求点B到面SDC的距离实际上是求向量 在面SDC的法向量上的投影的长度．
（Ⅲ）假设存在点G（1，a，0）分别求出GSD面与面CSD的法向量，根据两法向量的夹角与二面角G-SD-C的大小相等或互补的关系，列出关于a的方程，有解且0＜a＜3则存在，否则不存在．
【解析】
（Ⅰ）   取SA的中点H，连接EH，BH．
由HE∥AD，BF∥AD，且HE=
∴HE∥BF，BF=HE，∴四边形EFBH为平行四边形．
∴EF∥BH，BH⊂平面SAB，EF⊄平面SAB，
∴EF∥平面SAB．

  （Ⅱ）∵SA⊥底面ABCD∴∠SBA是AB与平面ABCD所成的角∴∠SBA=45°SA=AB=1                                     
 以A为原点，AB为x轴，图所示建立直角坐标系，

则B（1，0，0），S（0，0，1），D（0，1，0）C（1，3，0）
∴=（1，2，0）=（0．-1.1）=（0，3，0）
设=（x1，y1，z1）是平SDC的法向量，则  
∴∴
取B到平SDC的距离为d==
（Ⅲ） 假设存在，设BG=a，则G（1，a，0）（0＜a＜3）∴
设=（x2，y2，z2）是平面DGS的法向量，则
∴取
由=，得a2=2+（1-a）2
∴，故线段 BC上存在一点G存在G点满足要求．且