题目内容
【题目】已知梯形中,,,,,是上的点,是的中点,沿将梯形折起,使平面平面.
(1)当时,求证:;
(2)记以为顶点的三棱锥的体积为,求的最大值;
(3)当取得最大值时,求二面角的大小.
【答案】证明见解析;最大值
【解析】
(1)由平面平面,,可得,进而由面面垂直的性质定理得到平面,进而建立空间坐标系,求出的方向向量,根据两个向量的数量积为,即可证得;
(2)根据等体积法,我们可得的解析式,根据二次函数的性质,易求出有最大值;
(3)根据(2)的结论,我们求出平面和平面的法向量,代入向量夹角公式即可得到二面角的余弦值.
解:(1)证明:因为平面平面,
,,
,平面,
,,
又,故可如图建立空间坐标系:
又因为是的中点,,.
则,,
,
(2)平面,
所以
,
即:时有最大值为
(3)设平面的法向量为,
,、、,
、,
则,
即
取
平面
平面一个法向量为
则.
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