Question

【題目】如圖，四邊形是邊長為2的菱形，且，平面，，，點是線段上任意一點.

（1）證明：平面平面；

（2）若的最大值是，求三棱錐的體積.

Answer 1

【答案】（1）詳見解析；（2）.

【解析】

（1）推導出AC⊥BM，AC⊥BD，從而AC⊥平面BMND，由此能證明平面EAC⊥平面BMND．

（2）由AE＝CE＞1，cos∠AEC＝1，∠AEC∈（0，π），得到當AE最短時∠AEC最大，即AE⊥MN，CE⊥MN時∠AEC最大，∠AEC是二面角A﹣MN﹣C的平面角，大小是120°，可得AE．取MN得中點H，連接H與AC、BD的交點O，由題意知OH⊥平面ABCD，建系，利用向量法結(jié)合∠AEC=120°求得ND，利用VM﹣NAC＝VM﹣EAC+VN﹣EAC能求出三棱錐M﹣NAC的體積．

（1）因為平面，則.

又四邊形是菱形，則，所以平面.

因為在平面內(nèi)，所以平面平面.

（2）設(shè)與的交點為，連結(jié).因為平面，則，又為的中點，則，所以，.

當最短時最大，此時，，，.

取的中點，分別以直線，，為軸，軸，軸建立空間直角坐標系，

設(shè)，且a<,

則點，，，，.

設(shè)平面的法向量，

則，

取，則，

同理求得平面的法向量.

因為是二面角的平面角，則

，解得或,又a<，

因為，，，

則 .