平行四边形ABCD中,AB=2,AD=2,且∠BAD=45°,以BD为折线,把△ABD折起,使平面ABD⊥平面CBD,连AC.(Ⅰ)求证:AB⊥DC???????(Ⅱ

发布时间:2020-08-01 03:17:09

平行四边形ABCD中,AB=2,AD=2,且∠BAD=45°,以BD为折线,把△ABD折起,使平面ABD⊥平面CBD,连AC.
(Ⅰ)求证:AB⊥DC???????
(Ⅱ)求二面角B-AC-D平面角的大小;
(Ⅲ)求四面体ABCD外接球的体积.

网友回答

(Ⅰ)证明:在△ABD中,∵AB=2,AD=2,BD2=AB2+AD2-2AB×AD×cos45°=4,∴BD=2,
∴AD2=AB2+BD2,∴AB⊥BD,
∵平面ABD⊥平面CBD,平面ABD∩平面CBD=BD
∴AB⊥平面CBD,
∵DC?平面CBD,
∴AB⊥DC;???????
(Ⅱ)解:在四面体ABCD中,以D为原点,DB为x轴,DC为y轴,过D垂直于平面BDC的射线为z轴,建立如图空间直角坐标系.

则D(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),A(2,0,2)
设平面ABC的法向量为

∴,∴取
设平面DAC的法向量为

∴,∴取
∴cos<>==
∴二面角B-AC-D平面角的大小为60°;
(Ⅲ)解:由于△ABC,△ADC均为直角三角形,故四面体ABCD的外接球球心是AC的中点
∵AC=,∴R=
∴四面体ABCD外接球的体积为=4π.

解析分析:(Ⅰ)在△ABD中,利用余弦定理,可得BD,从而可得AB⊥BD,根据平面ABD⊥平面CBD,可得AB⊥平面CBD,从而可得AB⊥DC;???????(Ⅱ)建立空间直角坐标系,求出平面ABC的法向量,平面DAC的法向量,利用向量的夹角公式,可得二面角B-AC-D平面角的大小;(Ⅲ)根据△ABC,△ADC均为直角三角形,可得四面体ABCD的外接球球心是AC的中点,从而可求四面体ABCD外接球的体积.

点评:本题考查面面垂直,考查线面垂直,考查面面角,考查四面体ABCD外接球的体积,考查利用向量的方法解决面面角问题,确定平面的法向量是关键.
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