题目内容

(本小题共14分)

如图,在Rt中,,点、分别在线段、上,且,将沿折起到的位置,使得二面角的大小为.

(1)求证:;

(2)当点为线段的中点时,求与平面所成角的大小;

(3)求四棱锥体积的最大值.

 

(本小题共14分)

(Ⅰ)证明:在Rt中,,∴.∴.

又∵, ∴平面.   …………………………………2分

又∵平面,∴.  ………………4分

(Ⅱ)解法一:过点作交于,连结.

∵平面,平面,

∴.

∵,∴平面.

∴是在平面内的射影.

∴是与平面所成的角.        ………………………………………6分

∵点为线段的中点,,

∴.

∵,

∴是二面角的平面角.            ………………………………………8分

∵二面角的大小为,  ∴.

在Rt△中,.∴.

在Rt△中,.∴在Rt△中,.

∴与平面所成角的大小为.  …………………………………9分

解法二:如图,以为原点建立空间直角坐标系.

∵点为线段的中点,,

∴.

∵,

∴是二面角的平面角.

∵二面角的大小为,

∴.

………………………………………6分

可得,.

则,且平面的法向量n.

∴.∴与平面所成角的大小为.  …………9分

(Ⅲ)设,则.同(Ⅱ)可求得.

在等腰直角三角形中,,

∴. ∴.………11分

设,,则,由得.

当时,单调递增;当时,单调递减.

∴当时,四棱锥体积取最大值为.…………………………14分

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