Question

如圖所示的幾何體是由以等邊三角形ABC為底面的棱柱被平面DEF所截面得，已知FA⊥平面ABC，AB＝2，BD＝1，AF＝2， CE＝3，O為AB的中點(diǎn)．

（1）求證：OC⊥DF；

（2）求平面DEF與平面ABC相交所成銳二面角的大小；

（3）求多面體ABC—FDE的體積V．

 

Answer 1

【答案】

（1）以O(shè)為原點(diǎn)，OB、OC、Oz分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標(biāo)系，

即 

（2）平面DEF與平面ABC相交所成銳二面角的大小為      

（3）

【解析】

試題分析：（1）證法一：FA⊥平面ABC，平面ABC，     2分

又CA=CB且O為AB的中點(diǎn)， 平面ABDF，          4分

平面ABDF，        5分

證法二：如圖，以O(shè)為原點(diǎn)，OB、OC、Oz分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標(biāo)系，                2分

即      5分

（2）解法一：解：設(shè)平面ABC的法向量為            6分

設(shè)平面DEF的法向量為 

由得, 

解得,           8分

所以,          10分

故平面DEF與平面ABC相交所成銳二面角的大小為            11分

解法二：設(shè)平面DEF與平面ABC相交所成銳二面角的大小為，依題中的條件可求得DE=由空間射影定理得故平面DEF與平面ABC相交所成銳二面角的大小為             11分

解法三：延長(zhǎng)ED、FD交直線CB、AB于M、N兩點(diǎn)，過(guò)B點(diǎn)作MN的垂線交MN于Q點(diǎn)，連結(jié)DQ，

平面BMN，所以為二面角的平面角，

，故平面DEF與平面ABC相交所成銳二面角的大小為      11分

（3）解法一：由（1）知平面ABDF，且平面ABC，

 

         14分

所以多面體ABC—FDE的體積為解法二：在原來(lái)的幾何體再補(bǔ)一個(gè)相同的幾何體得到一個(gè)直三棱柱，其底面為ABC，高為4，

所以多面體ABC—FDE的體積所以多面體ABC—FDE的體積為

考點(diǎn)：本題主要考查立體幾何中的垂直關(guān)系、角及體積計(jì)算。

點(diǎn)評(píng)：中檔題，立體幾何題，是高考必考內(nèi)容，往往涉及垂直關(guān)系、平行關(guān)系、角、距離、體積的計(jì)算。在計(jì)算問(wèn)題中，有“幾何法”和“向量法”。利用幾何法，要遵循“一作、二證、三計(jì)算”的步驟，利用空間向量，省去繁瑣的證明，也是解決立體幾何問(wèn)題的一個(gè)基本思路。對(duì)計(jì)算能力要求較高。