三、解答题

20.(本小题满分12分)

右图是一个直三棱柱(以为底面)被一平面所截得到的几何体,截面为.

已知,,,,.

(1)设点是的中点,证明:平面;

(2)求二面角的大小;

(3)求此几何体的体积.

解法一:

(1)证明:作交于,连.

则.

因为是的中点,

所以.

则是平行四边形,因此有.

平面且平面,

则面.

(2)如图,过作截面面,分别交,于,.

作于,连.

因为面,所以,则平面.

又因为,,.

所以,根据三垂线定理知,所以就是所求二面角的平面角.

因为,所以,故,

即:所求二面角的大小为.

(3)因为,所以

.

.

所求几何体体积为

.

解法二:

(1)如图,以为原点建立空间直角坐标系,

则,,,因为是的中点,所以,

.

易知,是平面的一个法向量.

因为,平面,所以平面.

(2),,

设是平面的一个法向量,则

则,得:

取,.

显然,为平面的一个法向量.

则,结合图形可知所求二面角为锐角.

所以二面角的大小是.

(3)同解法一.

 

 

 

 

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