题目内容

如图,四棱椎F-ABCD的底面ABCD是菱形,其对角线AC=2,BD=.AE、CF都与平面ABCD垂直,AE=1,CF=2.

(Ⅰ) 求二面角B-AF-D的大小;

(Ⅱ) 求四棱锥E-ABCD与四棱锥F-ABCD公共部分的体积。           

(Ⅰ) 二面角B-AF-D的大小等于

(Ⅱ) 四棱锥E-ABCD与四棱锥F-ABCD公共部分的体积 


解析:

I)(综合法)连接AC、BD交于菱形的中心O,过O作OGAF,

G为垂足。连接BG、DG。由BDAC,BDCF得BD平面ACF,故BDAF。

于是AF平面BGD,所以BGAF,DGAF,BGD为二面角B-AF-D 的平面角。

,得

,得

(向量法)以A为坐标原点,方向分别为x轴、y轴、z轴的正方向建立空间直角坐标系(如图)

设平面ABF的法向量,则由

,得

同理,可求得平面ADF的法向量      

知,平面ABF与平面ADF垂直,

二面角B-AF-D的大小等于

(II)连EB、EC、ED,设直线AF与直线CE相交于点H,则四棱锥E-ABCD与四棱锥F-ABCD的公共部分为四棱锥H-ABCD。

过H作HP⊥平面ABCD,P为垂足。

因为EA⊥平面ABCD,FC⊥平面ABCD,,所以平面ACFE⊥平面ABCD,从而

又因为

故四棱锥H-ABCD的体积      

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