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【题目】四棱锥中, ,底面是菱形,且 ,过点作直线 为直线上一动点.

(1)求证:

(2)当二面角的大小为时,求的长;

(3)在(2)的条件下,求三棱锥的体积.

【答案】(1)见解析;(2);(3).

【解析】试题分析:

(1)利用三垂线定理结合即可证得

(2)首先写出二面角的平面角,最后利用余弦定理列出方程求解QB的长度即可;

(3)将问题转化为两个三棱锥的体积,其中公共的底为△POQ,高的总长度为AC的长,则体积公式为:

试题解析:

(1)由题意知直线在面上的射影为,

又菱形,由三垂线定理知.

(2)都是以为底的等腰三角形,设的交点为,

连接,则是二面角的平面角,

知,二面角大于

所以点与点在平面的同侧,如图所示.

是二面角的平面角,故.

中, ,设,则中,

在直角梯形中,

中,由余弦定理得,故

解得,即.

(3)由(2)知:

,∴.

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