题目内容

(08年潍坊市八模) 在棱长为a的正方体中,E,F分别是棱AB,BC上的动点,且AE=BF.

  (1)求证:;

  (2)当三棱锥的体积取得最大值时,求二面角的大小(结果用反三角函数表示).

解析:(1)证明:如图,以O为原点建立空间直角坐标系.

  设AE=BF=x,则(a,0,a),F(a-x,a,0),(0,a,a),E(a,x,0),

  ∴ (-x,a,-a),

  (a,x-a,-a).

  ∵ ,

  ∴ .

 

  (2)解:记BF=x,BE=y,则x+y=a,则三棱锥的体积为

  .

  当且仅当时,等号成立,因此,三棱锥的体积取得最大值时,.

  过B作BD⊥BF交EF于D,连结,则.

  ∴ ∠是二面角的平面角.在Rt△BEF中,直角边,BD是斜边上的高,  

  ∴ 

  在Rt△中,tan∠.故二面角的大小为.

 

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