三、解答题

(19)(本大题满分12分)

如图,在长方体中,分别是的中点,

分别是的中点,

(Ⅰ)求证:面;

(Ⅱ)求二面角的大小。

 (Ⅲ)求三棱锥的体积。

 

本小题主要考察长方体的概念、直线和平面、平面和平面的关系等

基础知识,以及空间想象能力和推理能力。满分12分

解法一:(Ⅰ)证明:取的中点,连结

       ∵分别为的中点

       ∵

       ∴面,面

     ∴面面   ∴面

(Ⅱ)设为的中点

∵为的中点   ∴   ∴面

作,交于,连结,则由三垂线定理得

从而为二面角的平面角。

在中,,

在中,

故:二面角的大小为

      (Ⅲ)

作,交于,由面得

∴面

∴在中,

∴

解法二:以为原点,所在的直线分别为轴,轴,轴,

建立直角坐标系,则

      

∵分别是的中点

∴

(Ⅰ)

       取n=(0,1,0),显然n面

        ·n=0,∴n

又面  ∴面

(Ⅱ)过作,交于,取的中点,则

设,则

又

由,及在直线上,可得:

解得

∴ ∴   即

∴与所夹的角等于二面角的大小

故:二面角的大小为

(Ⅲ)设n1=(x1,y1,z1)为平面的法向量,则n1, n1

     又

    ∴   即   ∴可取n1=(4,-1,2)

     ∴点到平面的距离为

    ∵, 

     ∴

     ∴

 

 

 

 

 

 

 

 

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