每日一题[3006]折叠轨迹

如图,$\triangle ABC$ 中,$\angle C=90^\circ$,$AC=1$,$BC=\sqrt 3$,$D$ 为 $AB$ 边上的中点,点 $M$ 在线段 $BD$(不含端点)上,将 $\triangle BCM$ 沿 $CM$ 向上折起至 $\triangle B'CM$,设平面 $B'CM$ 与平面 $ACM$ 所成二面角为 $\alpha$,直线 $MB'$ 与平面 $AMC$ 所成角为 $\beta$,直线 $MC$ 与平面 $B'CA$ 所成角为 $\gamma$,则在翻折过程中,正确的命题有(       )

A.$\tan\beta\leqslant \dfrac{\sqrt 3}2\tan\alpha$

B.$\gamma \leqslant \beta$

C.$\gamma >\alpha$

D.以上答案都不正确

答案    AB.

解析    如图,作 $BH\perp CM$ 于 $H$,设 $B'$ 在底面 $ABC$ 上的投影为 $G$,则 $G$ 在 $BH$ 的延长线上,连接 $MG$.

根据题意,有\[\tan\alpha=\tan\angle B'HG=\dfrac{|B'G|}{|GH|},\quad \tan\beta=\tan\angle B'MG=\dfrac{|B'G|}{|MG|},\]于是\[\dfrac{\tan\beta}{\tan\alpha}=\dfrac{|GH|}{|MG|}=\sin\angle GMH\leqslant \sin\angle BMH=\sin\angle AMC\leqslant \dfrac{\sqrt 3}2,\]选项 $\boxed{A}$ 正确. 考虑\[\begin{split} \dfrac{\sin\gamma}{\sin\beta}&=\dfrac{\dfrac{d(M,AB'C)}{|CM|}}{\dfrac{|B'G|}{|B'M|}}\\ &=\dfrac{d(B',AMC)\cdot \dfrac{[\triangle AMC]}{[\triangle AB'C]}\cdot |B'M|}{|B'G|\cdot |CM|}\\ &=\dfrac{|B'M|\cdot [\triangle AMC]}{|CM|\cdot [\triangle AB'C]}\\ &=\dfrac{|B'M|\cdot \dfrac 12\cdot |AC|\cdot |CM|\cdot \sin\angle ACM}{|CM|\cdot \dfrac 12\cdot |AC|\cdot |B'C|\cdot \sin\angle ACB'}\\ &=\dfrac{|B'M|\cdot \sin\angle ACM}{|B'C|\cdot \sin\angle ACB'}\\ &=\dfrac{|BM|\cdot\sin\angle ACM}{|BC|\cdot \sin\angle ACB'} ,\end{split}\] 而\[|BC|\cdot\sin\angle ACB'=d(B',AC)\geqslant d(G,AC)\geqslant |CH|\geqslant |CM|\geqslant |BM|,\]因此 $\gamma \geqslant \beta$,而 $\beta<\gamma$,因此选项 $\boxed{B}$ 正确,选项 $\boxed{C}$ 错误.

综上所述,正确的选项为 $\boxed{A}$ $\boxed{B}$.

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