19.(本小题满分14分)
如图5所示,等腰△abc的底边,高cd=3,点是线段bd上异于点b,d的动点,点f在bc边上,且ef⊥ab,现沿ef将△bef折起到△pef的位置,使pe⊥ac,记be=x,v(x)表示四棱锥p—acfe的体积.
1)求v(x)的表达式;
2)当x为何值时,v(x)取得最大值?
3)当v(x)取得最大值时,求异面直线ac与pf所成角的余弦值。
1)由折起的过程可知,pe⊥平面abc,
v(x)=(
2),所以时, ,v(x)单调递增;时,v(x)单调递减;因此x=6时,v(x)取得最大值;
3)过f作mf//ac交ad与m,则,pm=,在△pfm中,,∴异面直线ac与pf所成角的余弦值为;
16.解析:图(1图(2)
ⅰ) 在图1中,易得。
连结,在中,由余弦定理可得。
由翻折不变性可知,所以,所以,理可证, 又,所以平面。
ⅱ) 传统法:过作交的延长线于,连结,因为平面,所以,所以为二面角的平面角。
结合图1可知,为中点,故,从而。
所以,所以二面角的平面角的余弦值为。
向量法:以点为原点,建立空间直角坐标系如图所示,则, ,所以,设为平面的法向量,则。
即,解得,令,得。
由(ⅰ)知,为平面的一个法向量,即二面角的平面角余弦值为。
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