如图，四棱锥E-ABCD中，ABCD是矩形，平面EAB⊥平面ABCD，AE=EB=BC=2，F为CE上的点，且BF⊥平面ACE．（1）求证：AE⊥BE；（2）求三棱锥D-AEC的体积；（3）求二面角A-CD-E的余弦值．

Question

如图，四棱锥E-ABCD中，ABCD是矩形，平面EAB⊥平面ABCD，AE=EB=BC=2，F为CE上的点，
且BF⊥平面ACE．
（1）求证：AE⊥BE；
（2）求三棱锥D-AEC的体积；
（3）求二面角A-CD-E的余弦值．

Answer 1

证明：（1）∵ABCD是矩形，
∴BC⊥AB，
∵平面EAB⊥平面ABCD，
平面EAB∩平面ABCD=AB，BC⊂平面ABCD，
∴BC⊥平面EAB，
∵EA⊂平面EAB，
∴BC⊥EA，
∵BF⊥平面ACE，EA⊂平面ACE，
∴BF⊥EA，
∵BC∩BF=B，BC⊂平面EBC，BF⊂平面EBC，
∴EA⊥平面EBC，
∵BE⊂平面EBC，
∴EA⊥BE．
（2）∵EA⊥BE，
∴AB=√(AE2+BE2)=2√(2)
S_△ADC=(1)/(2)×AD×DC=(1)/(2)×BC×AB=2√(2)
设O为AB的中点，连接EO，
∵AE=EB=2，
∴EO⊥AB，
∵平面EAB⊥平面ABCD，
∴EO⊥平面ABCD，即EO为三棱锥E-ADC的高，且EO=(1)/(2)AB=√(2)，
∴V_D-AEC=V_E-ADC=(1)/(3)•S_△ADC×EO=(4)/(3)．
（3）以O为原点，分别以OE、OB所在直线为x轴，y轴，建立空间直角坐标系，则E（√(2)，0，0），C（0，√(2)，2），A（0，-

作业帮用户 2017-11-14

问题解析

（1）由已知中ABCD是矩形，平面EAB⊥平面ABCD，根据面面垂直的性质可得BC⊥平面EAB，进而根据线面垂直的性质得到BC⊥EA，同理BF⊥EA，由线面垂直判定定理可得EA⊥平面EBC，再由线面垂直的性质即可得到AE⊥BE；
（2）设O为AB的中点，连接EO，可证得EO为三棱锥E-ADC的高，求出三棱锥的底面面积和高的长度，代入棱锥体积公式，即可求出答案．
（3）以O为原点，分别以OE、OB所在直线为x轴，y轴，建立空间直角坐标系，分别求出平面ACD和平面ECD的法向量，代入向量夹角公式，即可求出二面角A-CD-E的余弦值．

名师点评

本题考点：

二面角的平面角及求法；棱柱、棱锥、棱台的体积；平面与平面垂直的性质．

考点点评：

本题考查的知识点是二面角的平面及求示，棱锥的体积，平面与平面垂直的性质，熟练掌握空间线线垂直、线面垂直及面面垂直之间的相互转化及辩证关系是解答本题的关键．

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