题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,平面平面,,是等边三角形.已知,,.

(1)设是上的一点,证明:平面平面;

(2)当点位于线段什么位置时,平面?

(3)求四棱锥的体积.

【答案】(1)见解析;(2)点位于线段靠近点的三等分点处时;(3)24.

【解析】

试题分析:(1)证明面面垂直,一般利用面面垂直判定定理,即从线面垂直出发给予证明,而线面垂直的证明,往往需要多次利用线面垂直判定与性质定理:本题先根据平几知识得到线线垂直,再结合面面垂直条件,转化为线面垂直(2)分析思路先根据线面平行性质定理,转化为线线平行,再根据线线平行转化为对应线段成比例,得到M点位置.最后证明逆推:即由从线线平行证线面平行(3)求三棱锥体积,关键在于确定高,即明确线面垂直,再根据体积公式计算,本题可根据面面垂直得线面垂直,即高线.

试题解析:(1)证明:在中,

∵,,,∴.

∴.

又平面平面,

平面平面,平面,

∴平面.

又平面,∴平面平面.

(2)当点位于线段靠近点的三等分点处时,

平面.

证明如下:连接,交于点,连接.

∵,∴四边形是梯形.

∵,

∴,

又∵,∴,∴.

∵平面,平面,∴平面.

(3)过点作交于,

∵平面平面,∴平面.

即为四棱锥的高,

又是边长为4的等边三角形,∴.

在中,斜边上的高为,此即为梯形的高.

梯形的面积.

四棱锥的体积.

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