题目内容

如图1,直角梯形中,,,,点为线段上异于的点,且,沿将面折起,使平面平面,如图2.
(1)求证:平面;
(2)当三棱锥体积最大时,求平面与平面所成的锐二面角的余弦值.
(1)证明过程详见解析;(2).

试题分析:本题考查立体几何中的线面、面面关系,空间角,空间向量在立体几何中的应用等基础知识;考查运算求解能力、空间想象能力;考查数形结合思想、化归与转化等数学思想.第一问,法一,由,利用线面平行的判定得面,再利用面面平行的判定得面面,最后利用面面平行的性质得面;法二,建立空间直角坐标系,要证明线面平行,只需证AB与面DFC的法向量垂直即可;第二问,建立空间直角坐标系,利用三棱锥的体积公式计算体积,当体积最大值时,AE=1,再利用向量法求平面ABC和平面AEFD的法向量,利用夹角公式求二面角的余弦值.
试题解析:(1)证明:∵,面,面,
∴面,                             2分
同理面,                                    3分
又,∴面面,                4分
又面,∴面.                      5分
(2)法一:∵面面,又,面面,
∴面.
以所在直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴,建立
空间直角坐标系,                           7分
设,则,
,
∴当时,三棱锥体积最大.                9分
∵, ∴,         10分
设平面的法向量, , ∴,
令,得平面的一个法向量,           11分
又面的一个法向量为,
∴,                    12分 
∴平面与平面所成锐二面角的余弦是 .            13分
法二:∵面面,又,面面,
∴面
以所在直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴,建立空间直
角坐标系.                                           2分
设,则.  
(1),              3分
面的一个法向量为,                       4分
,∴,又面,
∴面.                                          7分
(2)同法一.
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