Question

如圖，在三棱錐D－ABC中，已知△BCD是正三角形，AB⊥平面BCD，AB＝BC＝a，E為BC的中點(diǎn)，F(xiàn)在棱AC上，且AF＝3FC．

（1）求證AC⊥平面DEF；

（2）若M為BD的中點(diǎn)，問AC上是否存在一點(diǎn)N，使MN∥平面DEF？若存在，說明點(diǎn)N的位置；若不存在，試說明理由．

（3）求平面ABD與平面DEF所成銳二面角的余弦值。

 

Answer 1

【答案】

解（證明）（1）∵AB⊥平面BCD，∴AB⊥BC，AB⊥BD．

∵△BCD是正三角形，且AB＝BC＝a，∴AD＝AC＝．

設(shè)G為CD的中點(diǎn)，則CG＝，AG＝．

∴，，．

三棱錐D－ABC的表面積為．

（2）取AC的中點(diǎn)H，∵AB＝BC，∴BH⊥AC．

∵AF＝3FC，∴F為CH的中點(diǎn)．

∵E為BC的中點(diǎn)，∴EF∥BH．則EF⊥AC．

∵△BCD是正三角形，∴DE⊥BC．

∵AB⊥平面BCD，∴AB⊥DE．

∵AB∩BC＝B，∴DE⊥平面ABC．∴DE⊥AC．

∵DE∩EF＝E，∴AC⊥平面DEF．

（3）存在這樣的點(diǎn)N，

當(dāng)CN＝時(shí)，MN∥平面DEF．

連CM，設(shè)CM∩DE＝O，連OF．

由條件知，O為△BCD的重心，CO＝CM．

∴當(dāng)CF＝CN時(shí)，MN∥OF．∴CN＝．

 

【解析】略