(2014•岳阳二模)如图,△ABC的外接圆⊙O的半径为5,CD⊥⊙O所在的平面,BE∥CD,CD=4,BC=2,且BE

(2014•岳阳二模)如图,△ABC的外接圆⊙O的半径为
5
,CD⊥⊙O所在的平面,BE∥CD,CD=4,BC=2,且BE=1,cos∠AEB=
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(1)求证:平面ADC⊥平面BCDE;
(2)求几何体ABCDE的体积;
(3)试问线段DE上是否存在点M,使得直线AM与平面ACD所成角的正弦值为[2/7]?若存在,确定点M的位置,若不存在,请说明理由.
飞跃自我 1年前 已收到1个回答 举报

angelkiitmo 幼苗

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解题思路:(1)由已知中CD⊥⊙O所在的平面,BE∥CD,易得BE⊥平面ABC,则BE⊥AB,由BE=1,cos∠AEB=
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,易得AB是⊙O的直径,则AC⊥BC由线面垂直的判定定理可得CD⊥平面ABC,再由面面垂直的判定定理可得平面ADC⊥平面BCDE;
(2)由(1)中结论,可得AC⊥平面BCDE,求出平面BCDE的面积和AC的长,代入棱锥体积公式,即可求出几何体ABCDE的体积;
(3)方法一:过点M作MN⊥CD于N,连接AN,作MF⊥CB于F,连接AF,可得∠MAN为MA与平面ACD所成的角,设MN=x,则由直线AM与平面ACD所成角的正弦值为[2/7],我们可以构造关于x的方程,解方程即可求出x值,进而得到点M的位置.
方法二:建立如图所示空间直角坐标系C-xyz,求出平面ABC的法向量和直线AM的方向向量(含参数λ),由直线AM与平面ACD所成角的正弦值为[2/7],根据向量夹角公式,我们可以构造关于λ的方程,解方程即可得到λ值,进而得到点M的位置.

(1)∵CD⊥平面ABC,BE∥CD
∴BE⊥平面ABC,∴BE⊥AB…(1分)
∴cos∠AEB=
BE
AE=

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∵BE=1∴AE=
21,
从而AB=
AE2−BE2=2
5…(2分)
∵⊙O的半径为
5,
∴AB是直径,∴AC⊥BC…(3分)
又∵CD⊥平面ABC,
∴CD⊥BC,故BC⊥平面ACD
∵BC⊂平面BCDE,
∴平面ADC⊥平面BCDE…(5分)
(2)由(1)知:AC=
AB2−BC2=4,…(6分)
VABCDE=
1
3SBCDE•AC=
1

1
2(BE+CD)•BC•AC=[1/6(1+4)•2•4=
20
3]…(9分)
(3)方法一:
假设点M存在,过点M作MN⊥CD于N,连接AN,作MF⊥CB于F,连接AF
∵平面ADC⊥平面BCDE,∴MN⊥平面ACD,
∴∠MAN

点评:
本题考点: 直线与平面所成的角;棱柱、棱锥、棱台的体积;平面与平面垂直的判定.

考点点评: 本题考查的知识点是直线与平面所成的角,棱锥的体积,平面与平面垂直的判定,其中(1)的关键是证得CD⊥平面ABC,(2)的关键是得到几何体是一个以AC为高,以BCDE为底面的四棱锥,(3)的关键是直线AM与平面ACD所成角的正弦值为[2/7],构造满足条件的方程.

1年前

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