(本小題滿分12分)
在如圖所示的空間幾何體中,平面平面ABC,AB=BC=CA=DA=DC=BE=2,BE和平面ABC所成的角為60°,且點(diǎn)E在平面ABC上的射影落在的平分線上。
(1)求證:DE//平面ABC;
(2)求二面角E—BC—A的余弦;
(3)求多面體ABCDE的體積。
(1)略
(2)二面角E—BC—A的余弦值為
(3)多面體DE—ABC的體積為V=V1-V2=
解:方法一:(1)由題意知, 都是邊長為2的等邊三角形,取AC中點(diǎn)O,連接BO,DO,則

平面ACD平面ABC
平面ABC,作EF平面ABC,
那么EF//DO,根據(jù)題意,點(diǎn)F落在BO上,
,易求得
所以四邊形DEFO是平行四邊形,DE//OF;
平面ABC,平面ABC,
平面ABC…………4分
(2)作FGBC,垂足為G,連接FG;
平面ABC,根據(jù)三垂線定理可知,EGBC
就是二面角E—BC—A的平面角



即二面角E—BC—A的余弦值為…………8分
(3)平面ACD平面ABC,OBAC
平面ACD;又
平面DAC,三棱錐E—DAC的體積

又三棱錐E—ABC的體積
多面體DE—ABC的體積為V=V1-V2=…………12分
方法二:(1)同方法一
(2)建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,可求得平面ABC的一個法向量為,
平面BCE的一個法向量為,所以
又由圖知,所求二面角的平面角是銳角,所以二面角E—BC—A的余弦值為

(3)同方法一
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(1)a∥,b       (2)a⊥,b∥  (3)a⊥,b⊥ (4)a∥,b∥,且a與的距離等于b與的距離
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