题目内容
【题目】在四棱锥中,四边形
是矩形,平面
平面
,点
分别为
中点.
(1)求证:平面
.
(2)若.
①求二面角的余弦值.
②求三棱锥的体积.
【答案】(1)见解析;(2)①,②
【解析】
(1)取中点
,连结
,可证
都与平面
平行,从而得面面平行,又得证线面平行;
(2)①证明后,以以
为原点,
为
轴,
为
轴,过
作平面
的垂线为
轴,建立空间直角坐标系,写出各点坐标,求出平面
和平面
的法向量,由法向量夹角得二面角,②由以上证明可得
与平面
垂直,因此棱锥换底求体积,即
.
(1)证明:取中点
,连结
,∵四边形
是矩形,点
分别为
中点.
∴,
平面
,
平面
,
∴平面
,同理
平面
,
∵,∴平面
平面
,
∵平面
,∴
平面
.
(2)①解:∵
,∴,∴
,
∵四边形是矩形,平面
平面
,
∴以为原点,
为
轴,
为
轴,过
作平面
的垂线为
轴,建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面的法向量
,则
,取
,得
,
设平面的法向量
,则
,取
,得
,
设二面角的平面角为
,则
.
∴二面角的余弦值为
.
②解:∵,∴
平面
,∴
到平面
的距离
,
,
∴三棱锥的体积:
.