题目内容

(满分14分)在斜四棱柱中,已知底面是边长为4的菱形,,且点在面上的射影是底面对角线AC的交点O,设点E的中点,
(Ⅰ) 求证:四边形是矩形;
(Ⅱ) 求二面角的大小;
  (Ⅲ) 求四面体的体积.
(I)略   (Ⅱ)    (Ⅲ)
解法一:(Ⅰ) 连接
因为四边形为菱形,
所以,又,[所以
,所以.因为四边形是平行四边形,所以四边形是矩形.
(Ⅱ) 连接OE,因为,所以平面,∴ ,即为二面角
EC的平面角.在菱形中, 
E的中点,.所以
中,,∴ ,
所以在△中,有,即二面角EBDC的大小为.      9分
(Ⅲ) 设点D到平面的距离为h,则有
因为的中点,所以14分
解法二:(Ⅰ) 连结ACBD相交于O,连结
由已知,有ACBD⊥面ABCD,故可建立空间直角坐标系
且以下各点的坐标分别为:,  1分
,  3分又, 四边形为平行四边形.是矩形. 4分
(Ⅱ) 设,则
, 由 可求得
.设为平面EBD的法向量,
则由,得
可取 , . 6分
平面平面BDC的法向量为
. 
∴ 二面角EBDC的大小为.    9分
(Ⅲ) 设为平面的法向量,
则由 ,得
∴ 可取
到平面的距离 .    11分  
,又由(Ⅰ)知, ,
.················ 14分
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