如图(甲),在直角梯形ABED中,AB∥DE,AB⊥BE,AB⊥CD,且BC=CD,AB=2,F、H、G分别为AC,AD,DE的中点,现将△ACD沿CD折起,使平面A

发布时间:2020-08-01 01:43:14

如图(甲),在直角梯形ABED中,AB∥DE,AB⊥BE,AB⊥CD,且BC=CD,AB=2,F、H、G分别为AC,AD,DE的中点,现将△ACD沿CD折起,使平面ACD⊥平面CBED,如图(乙).
(1)求证:平面FHG∥平面ABE;
(2)记BC=x,V(x)表示三棱锥B-ACE的体积,求V(x)的最大值;
(3)当V(x)取得最大值时,求二面角D-AB-C的余弦值.Pn(xn,yn)

网友回答

解:(1)证明:由图(甲)结合已知条件知四边形CBED为正方形
如图(乙)∵F、H、G分别为AC,AD,DE的中点
∴FH∥CD,HG∥AE--------------------------------------(1分)
∵CD∥BE∴FH∥BE
∵BE?面ABE,FH?面ABE
∴FH∥面ABE-------------------------------------(3分)
同理可得HG∥面ABE
又∵FH∩HG=H
∴平面FHG∥平面ABE-----------------(4分)
(2)∵平面ACD⊥平面CBED?且AC⊥CD
∴AC⊥平面CBED----------------------------------------------------(5分)
∴V(x)=VA-BCE=
∵BC=x∴AC=2-x(0<x<2)
∴V(x)==--------------(7分)

∴V(x)
当且仅当x=4-2x即时取“=”
∴V(x)的最大值为-------------------------------------------(9分)
(3)以点C为坐标原点,CB为x轴建立空间直角坐标系
如右图示:由(2)知当V(x)取得最大值时,即BC=
这时AC=,∴B,,-----(10分)
∴平面ACB的法向量
设平面ABD的法向量为
∵,-------------(11分)
由,得,
令c=1得----------------------------------------(12分)
设二面角D-AB-C为θ,则---(14分)

解析分析:(1)欲证平面FHG∥平面ABE,只需证明线面平行,故只需要在平面FHG中寻找两条相交直线与平面平行;(2)由于平面ACD⊥平面CBED?且AC⊥CD,所以AC⊥平面CBED,故可表示三棱锥B-ACE的体积,利用基本不等式求最值,注意等号成立的条件;(3)求解二面角D-AB-C的余弦值,建立空间直角坐标系,利用向量法求解,分别求出平面ACB的法向量,平面ABD的法向量,利用可以求解

点评:本题的考点是面面平行的判断,主要考查证明面面平行,考查几何体的体积,考查二面角的平面角,关键是正确运用面面平行的判定,利用向量法求面面角,关键是求出相应的法向量.
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