题目内容

【题目】如图,已知多面体中,、均为正三角形,平面平面,,.

(Ⅰ)求证:平面;

(Ⅱ)若,求该多面体的体积.

【答案】(1)见解析(2)

【解析】

试题(1)通过解三角形以及勾股定理得. 取的中点,则再由面面垂直性质定理得平面,即得,取的中点,根据平行四边形性质得,即,最后根据线面垂直判定定理得平面;(2)通过割补法将多面体转化为一个三棱柱,再由面面垂直性质定理得平面,利用补形法得一个四棱柱体积的一半,最后代入柱体体积公式求体积.

试题解析:解:(Ⅰ)因为,所以,为正三角形,所以.

设,因为,所以,

在中,由余弦定理,得

,

所以,所以.

取的中点,连接,因为为正三角形,所以,

因为平面平面,所以平面.

取的中点,连接,,则,且,所以四边形为平行四边形,

所以,所以平面,所以.

因为,所以平面.

(Ⅱ)过作直线,延长与交于点,与交于点,连接,.

因为为的中点,所以且,所以四边形为平行四边形,所以.

同理,所以.

又,所以,所以,所以多面体为三棱柱.

过作于点,因为平面平面,所以平面,

所以线段的长即三棱柱的高,在中,,

所以三棱柱的体积为.

因为三棱锥与的体积相等,所以所求多面体的体积为.

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