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  • 如圖所示,四棱錐F-ABCD的底面ABCD是菱形,其對角線AC=2,BD=2.AE、CF都與平面ABCD垂直,AE=1,CF=2. (1)求二面角B-AF-D的大小; (2)求四棱錐E-ABCD與四棱錐F-ABCD公共部分的體積.

    如圖所示,四棱錐F-ABCD的底面ABCD是菱形,其對角線AC=2,BD=
    2
    .AE、CF都與平面ABCD垂直,AE=1,CF=2.

    (1)求二面角B-AF-D的大小;
    (2)求四棱錐E-ABCD與四棱錐F-ABCD公共部分的體積.
    數(shù)學(xué)人氣:600 ℃時(shí)間:2020-02-15 10:20:35
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)連接AC、BD交于菱形的中心O,過O作OG⊥AF,G為垂足,連接BG、DG.
    由BD⊥AC,BD⊥CF得BD⊥平面ACF,故BD⊥AF.
    于是AF⊥平面BGD,所以BG⊥AF,DG⊥AF,∠BGD為二面角B-AF-D的平面角.
    由FC⊥AC,F(xiàn)C=AC=2,得∠FAC=
    π
    4
    ,OG=
    2
    2

    由OB⊥OG,OB=OD=
    2
    2
    ,得∠BGD=2∠BGO=
    π
    2

    (2)連接EB、EC、ED,設(shè)直線AF與直線CE相交于點(diǎn)H,
    則四棱錐E-ABCD與四棱錐F-ABCD的公共部分為四棱錐H-ABCD.
    過H作HP⊥平面ABCD,P為垂足.
    因?yàn)镋A⊥平面ABCD,F(xiàn)C⊥平面ABCD,
    所以平面ACEF⊥平面ABCD,從而P∈AC,HP⊥AC.
    HP
    CF
    +
    HP
    AE
    =
    AP
    AC
    +
    PC
    AC
    =1,得HP=
    2
    3

    又因?yàn)镾菱形ABCD=
    1
    2
    AC?BD=
    2
    ,
    故四棱錐H-ABCD的體積V=
    1
    3
    S菱形ABCD?HP=
    2
    2
    9
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