解答题已知四棱锥A-BCDE,其中AB=BC=AC=BE=1,CD=2,CD⊥面ABC,BE∥CD,F为AD的中点.
(Ⅰ)求证:面ADE⊥面ACD;
(Ⅱ)求四棱锥A-BCDE的体积;
(III)求平面ADE与平面ABC所成二面角的余弦值.
网友回答
解:(Ⅰ)证明:∵△ABC为等边三角形∴BG⊥AC
又∵DC⊥面ABC,BG?面ABC∴DC⊥BG
∴BG垂直于面ADC的两条相交直线AC,DC,
∴BG⊥面ADC.??????????????????????????…(6分)
∵EF∥BG
∴EF⊥面ADC
∵EF?面ADE,∴面ADE⊥面ADC.??…(8分)
(Ⅱ)解:连接EC,该四棱锥分为两个三棱锥E-ABC和E-ADC.
VA-BCDE=VE-ABC+VE-ACD=××1+×1×=+=.…(12分)
(III)延长DE,CB交于G,连结AG,
因为AB=BC=AC=BE=1,CD=2,CD⊥面ABC,BE∥CD,所以CB=BG=1,
在△ABG中,AG⊥AC,
因为CD⊥面ABC,所以AG⊥AD,
则平面ADE与平面ABC所成二面角的平面角为:∠DAC.
∴AD=,所以平面ADE与平面ABC所成二面角的余弦值为:=.解析分析:(Ⅰ)根据已知中△ABC为等边三角形,G为AC的中点,DC⊥面ABC得到BG⊥AC,DC⊥BG,根据线面垂直的判定定理得到BG⊥面ADC,则EF⊥面ADC,再由面面垂直的判定定理,可得面ADE⊥面ACD;( II)四棱锥四棱锥A-BCDE分为两个三棱锥E-ABC和E-ADC,分别求出三棱锥E-ABC和E-ADC的体积,即可得到四棱锥A-BCDE的体积.(III)延长DE,CB交于G,连结AG,说明平面ADE与平面ABC所成二面角的平面角是∠DAC,通过已知条件求平面ADE与平面ABC所成二面角的余弦值.点评:本题考查的知识点是直线与平面平行的判定,平面与平面垂直的判定,棱锥的体积,二面角的平面角的求法,其中熟练掌握空间线面平行或垂直的判定、性质、定义、几何特征是解答此类问题的关键.