题目内容

【题目】如图,四棱锥中,平面平面,底面为梯形,,,.且与均为正三角形,为的中点,为重心.

(1)求证:平面;

(2)求三棱锥的体积.

【答案】(1)证明见解析(2)

【解析】

(1)方法一:连接并延长与交于,连接,推导出,从而,由为重心,得,进而,由此能证明平面.

方法二:过作交于,过作交于,连接,易知,又为的重心, 根据比例关系可得 ,

又为梯形, ,由比例关系可得,又, 得, 为平行四边形,可得,根据线面平行判定定理即可证明结果;

方法三:过作交于,连接,由为正三角形,为的中点,且, 为的重心,

又由梯形,可得,可证 ,可得平面平面

根据面面平行的性质即可证明结果.

(2)方法一:由平面平面,与均为正三角形,为的中点,可得平面,且,由(1)知平面,可得 ,再根据题意解出,即可求出结果.

方法二:三棱锥的体积 .由此能求出结果.

(1)方法一:连交于,连接.

由梯形, 且,知

又为的中点,且,为的重心,∴

在中,,故.

又平面,平面,∴平面

方法二:过作交于,过作交于,连接,

为的中点,且,

为的重心, , ,

又为梯形, ,,

, ,

又由所作, 得, 为平行四边形.

,面,面,面

方法三:过作交于,连接,

由为正三角形,为的中点,且, 为的重心,

得,

又由梯形,,且,

知,即

∴在中, ,所以平面平面

又平面,∴面

(2)方法一:由平面平面,与均为正三角形,为的中点

∴,,得平面,且

由(1)知平面,∴

又由梯形, ,且,知

又为正三角形,得,

∴

得

∴三棱锥的体积为.

方法二:由平面平面,与均为正三角形,为的中点

∴,,得平面,且

由,∴

而又为正三角形,得,得.

∴,∴三棱锥的体积为.

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