题目内容

(本小题满分13分)

如图,已知平行四边形中,四边形为正方形,平面平面分别是的中点.

(Ⅰ)求证:∥平面

(Ⅱ)记表示四棱锥的体积.

(ⅰ)求的表达式;

(ⅱ)当取得最大值时,求平面与平面所成锐二面角的余弦值.

(Ⅰ)证法1:∵, ∴且

∴四边形EFBC是平行四边形 ∴H为FC的中点-------------2分

又∵G是FD的中点

∴---------------------------------------3分

∵平面CDE,平面CDE

∴GH∥平面CDE  ---------------------------------4分

证法2:连结EA,∵ADEF是正方形  ∴G是AE的中点 -------1分

∴在⊿EAB中, ------------------------------------------------------------------2分

又∵AB∥CD,∴GH∥CD,-----------------------------------------------------------------3分

∵平面CDE,平面CDE

∴GH∥平面CDE  ---------------------------------------------------4分

(Ⅱ)∵平面ADEF⊥平面ABCD,交线为AD

且FA⊥AD,  ∴FA⊥平面ABCD.----------------------------------- ---------------6分

∵BD⊥CD, ,  ∴FA=2,()

∴ =            

∴()- ks*5*u ---------------8分

(Ⅲ)要使取得最大值,只须=()取得最大值,

∵,当且仅当即时

取得最大值-----------------------------------------------------------------------9分

解法1:在平面DBC内过点D作于M,连结EM

∵  ∴平面EMD  ∴

∴是平面ECF与平面ABCD所成的二面角的平面角-------12分

∵当取得最大值时,,

∴,

∴

即平面ECF与平面ABCD所成的二面角的余弦值为.------------------------------13分

解法2:以点D为坐标原点,DC所在的直线为轴,所在的直线为轴,所在的直线为轴建立空间直角坐标系如图示,------9分

则,

∴,,-------10分

设平面ECF与平面ABCD所成的二面角为,

平面ECF的法向量

由得

令得  ------11分

 又∵平面ABCD的法向量为

∴.------------------------13分

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