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在四面体ABCD中,△ABC与△DBC都是边长为4的正三角形.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/08 17:08:11
在四面体ABCD中,△ABC与△DBC都是边长为4的正三角形.

(1)求证:BC⊥AD;
(2)若二面角A-BC-D为
π
3
证明:(1)取BC中点O,连结AO,DO.
∵△ABC,△BCD都是边长为4的正三角形,
∴AO⊥BC,DO⊥BC,且AO∩DO=O,
∴BC⊥平面AOD.
又AD⊂平面AOD,
∴BC⊥AD.
(2)取AC中点M,AD中点N,
则OM∥AB,MN∥CD,
∴∠OMN为所求角(或其补交)
另一方面,由(1)知道BC⊥平面AOD,从而二面角A-BC-D的平面角为∠AOD=
π
3.
∴△AOD为正三角形,
∴AD=2
3,
∴ON=

3
2AD=3
从而在∴△OMN中,cos∠OMN=
OM2+MN2−ON2
2OM•MN=−
1
8
∴异面直线AB与CD所成角的余弦值为
1
8;
(3)当 θ=90°时,四面体ABCD的体积最大.