题目内容

【题目】如图,半球内有一内接正四棱锥S﹣ABCD,该四棱锥的体积为.

(1)求半球的半径.

(2)求平面SAD与平面SBC所成的二面角的余弦值.

【答案】(1);(2).

【解析】

设球的半径为r,由S﹣ABCD 为正四棱锥,利用球的半径表示棱锥的体积即可求解;

以O为原点,OA,OB,OS分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法分别求出平面SAD与平面SBC的法向量,则向量夹角的余弦值或其相反数即为所求.

(1)连接AC,BD交于点O,连接SO,

因为S﹣ABCD 为正四棱锥,所以SO⊥平面ABCD,

设球的半径为r,则,,

所以,

,

解得r,即半球的半径为;

(2)以O为原点,OA,OB,OS分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,如图所示:

则A(r,0,0),B(0,r,0)C(﹣r,0,0),D(0,﹣r,0),S(0,0,r),

所以,,

设平面SAD的法向量为,

由,得,

设平面SBC的法向量,

由,得,

由,

因为平面SAD与平面SBC所成的二面角为锐角,

所以平面SAD与平面SBC所成的二面角余弦值为.

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