四棱锥中,底面为矩形,,为的中点. (1)证明:; (2)设,三棱锥的

四棱锥中,底面为矩形,的中点.

(1)证明:

(2),三棱锥的体积,求二面角D­AE­C的大小

答案

(1)见解析(2)

【解析】试题分析:(1)可先连结BDAC于点O,连结EO,根据中位线性质可证明EO//P,从而可得结论;(2)由三棱锥的体积可得A为坐标原点,的方向为x轴的正方向,建立空间直角坐标系A—xyz, 分别求出平面DAE与平面ACE的一个法向量,根据空间向量夹角余弦公式,可得结果.

试题解析:(1)连结BD交AC于点O,连结EO

因为ABCD为矩形,所以O为BD的中点

又E为的PD的中点,所以EO//PB

EO平面AEC,PB平面AEC,所以PB//平面AEC

(2)因为PA平面ABCD,ABCD为矩形,所以AB,AD,AP两两垂直

如图,以A为坐标原点,的方向为x轴的正方向,建立空间直角坐标系A—xyz,

三棱锥的体积,

则A(0, 0 ,0), D(0,  ,0),B(,0,0),E(0, ,),C (,  ,0),

=(0, ,), =(,  ,0),设为平面ACE的法向量,

   即

,得,则

为平面DAE的法向量,

如图可得二面角为锐角,所以二面角

【方法点晴】本题主要考查线面平行以及利用空间向量求二面角,属于难题.空间向量解答立体几何问题的一般步骤是:(1)观察图形,建立恰当的空间直角坐标系;(2)写出相应点的坐标,求出相应直线的方向向量;(3)设出相应平面的法向量,利用两直线垂直数量积为零列出方程组求出法向量;(4)将空间位置关系转化为向量关系;(5)根据定理结论求出相应的角和距离.

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