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在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥AC,D、E、F分别是棱PA、PB、PC的中点,连接DE,DF,EF.

来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/04/29 09:48:15
在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥AC,D、E、F分别是棱PA、PB、PC的中点,连接DE,DF,EF.
(1)求证平面DEF平行平面ABC
(2)若PA=BC=2,当三棱锥P-ABC的体积的最大值时,求二面角A-EF-D的余弦值
在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥AC,D、E、F分别是棱PA、PB、PC的中点,连接DE,DF,EF.
1.
∵D、E分别是棱PA、PB的中点
∴DE是△PAB的中位线,∴DE‖AB
∵DE 平面PAB,ABÌ平面PAB
∴DE‖平面PAB
∵DE∩DF=D,DE包含于平面DEF,DF包含于平面DEF,
∴平面DEF‖平面ABC
2.由已知PA⊥平面ABC,AC⊥AB,PA=BC=2,
∴AB2 +AC2 =BC2=4
∴三棱锥P-ABC的体积为V=1/3PA*Svabc=1/3PA*1/2AB*AC
=1/6*2*AB*AC≤1/3*(AB²+AC²)/2
=1/3*BC²/2=2/3
当且仅当AB=AC时取等号 此时三棱锥P-ABC的体积有最大值2/3 AB=AC=√2
作DG⊥EF,垂足为G,连接AG,
∵PA⊥平面ABC,平面ABC‖平面DEF,∴PA⊥平面DEF
∵EF包含于平面DEF,∴ PA⊥EF.
∵DG∩PA=D,∴EF⊥平面PAG,AG包含于平面PAG,∴EF⊥AG,
∴∠AGD是二面角A-EF-D的平面角
在Rt△EDF中,DE=DF=1/2AB=√2/2 EF=1/2BC=1 ,∴DG=1/2
F在Rt△ADG里,AG=√AD²+DG²=√5/2
∴cos∠AGD=DG/AG=1/2 / √5/2=√5/5
由此 二面角A-EF-D的余弦值=√5/5