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在四棱锥中,底面的中点,

(Ⅰ)求四棱锥的体积

(Ⅱ) 求二面角的大小.

(Ⅰ)    (Ⅱ) 


解析:

(Ⅰ)在中,因为

.                        (2分)

中,因为

.           (3分)

所以.   (5分)

.                                (6分)

(Ⅱ)取的中点,连结,则,所以平面.

,连接,则为二面角的平面角.  (9分)

因为的中点,,则.       (10分)

,所以,即.

故二面角的大小为.                                 (12分)

练习册系列答案
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科目:高中数学 来源:2015届河南省高一上学期期末考试数学试卷(解析版) 题型:解答题

(本题13分)

如图,在四棱锥中,平面,底面是菱形,.分别是的中点.

(1) 求证:

(2) 求证:.

 

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科目:高中数学 来源:2014届江苏省高三开学检测理科数学试卷(解析版) 题型:解答题

如图,在四棱锥中,侧棱底面,底面为矩形,上一点,

(I)若的中点,求证平面

(II)求三棱锥的体积.

 

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科目:高中数学 来源:2011-2012学年山东省高三下学期模拟预测理科数学试卷(解析版) 题型:解答题

在四棱锥中,平面,底面为矩形,.

(Ⅰ)当时,求证:

(Ⅱ)若边上有且只有一个点,使得,求此时二面角的余弦值.

【解析】第一位女利用线面垂直的判定定理和性质定理得到。当a=1时,底面ABCD为正方形,

又因为,………………2分

,得证。

第二问,建立空间直角坐标系,则B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)……4分

设BQ=m,则Q(1,m,0)(0《m《a》

要使,只要

所以,即………6分

由此可知时,存在点Q使得

当且仅当m=a-m,即m=a/2时,BC边上有且只有一个点Q,使得

由此知道a=2,  设平面POQ的法向量为

,所以    平面PAD的法向量

的大小与二面角A-PD-Q的大小相等所以

因此二面角A-PD-Q的余弦值为

解:(Ⅰ)当时,底面ABCD为正方形,

又因为,………………3分

(Ⅱ) 因为AB,AD,AP两两垂直,分别以它们所在直线为X轴、Y轴、Z轴建立坐标系,如图所示,

则B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)…………4分

设BQ=m,则Q(1,m,0)(0《m《a》要使,只要

所以,即………6分

由此可知时,存在点Q使得

当且仅当m=a-m,即m=a/2时,BC边上有且只有一个点Q,使得由此知道a=2,

设平面POQ的法向量为

,所以    平面PAD的法向量

的大小与二面角A-PD-Q的大小相等所以

因此二面角A-PD-Q的余弦值为

 

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科目:高中数学 来源:2010年广东省高三上学期期中考试文科数学卷 题型:解答题

(本小题满分14分)

如图,在四棱锥中,,底面是菱形,且的中点.

(Ⅰ)证明:平面

(Ⅱ)侧棱上是否存在点,使得平面?并证明你的结论.

   

 

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