题目内容
【题目】如图,三棱柱的侧面是边长为的菱形,,且.
(1)求证:;
(2)若,当二面角为直二面角时,求三棱锥的体积.
【答案】(1)见解析(2)
【解析】
(1)利用直线与平面垂直的判定,结合三角形全等判定,得到,再次结合三角形全等,即可。(2)法一:建立坐标系,分别计算的法向量,结合两向量夹角为直角,计算出的值,然后结合,即可。法二:设出OA=x,用x分别表示AB,BD,AD,结合,建立方程,计算x,结合,即可。
(1)连结,交于点,连结,
因为侧面是菱形,所以,
又因为,,
所以平面,
而平面,所以,
因为,所以,
而,所以,.
(2)因为,,所以,(法一)以为坐标原点,所以直线为轴,
所以直线为轴,所以直线为轴建立
如图所示空间直角坐标系,设,
则,,,
,,
所以,,,
设平面的法向量,所以
令,则,,取,
设平面的法向量,所以
令,则,,取,
依题意得,解得.
所以.
(法二)过作,连结,
由(1)知,所以且,
所以是二面角的平面角,依题意得,,
所以,
设,则,,
又由,,
所以由,解得,
所以.
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