早教吧 育儿知识 作业答案 考试题库 百科 知识分享

如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB=BC=CA=2PA,D、E分别是棱AB,AC上的动点,且AD=CE,连接DE,当三棱锥P-ADE体积最大时,平面PDE和平面PBC所成二面角的余弦值为()A.12B.32C.2114D.571

题目详情
如图,在三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB=BC=CA=2PA,D、E分别是棱AB,AC上的动点,且AD=CE,连接DE,当三棱锥P-ADE体积最大时,平面PDE和平面PBC所成二面角的余弦值为(  )

A.
1
2

B.
3
2

C.
21
14

D.
5
7
14


1
2

B.
3
2

C.
21
14

D.
5
7
14
1
2
1122
3
2

C.
21
14

D.
5
7
14
3
2
3
3
3
3
322
21
14

D.
5
7
14
21
14
21
21
21
21
211414
5
7
14
5
7
14
5
7
5
7
7
7
71414
▼优质解答
答案和解析
由题意,设AB=BC=CA=2PA=2,AD=CE=t,则三棱锥P-ADE体积为
1
3
×
1
2
×t×(2−t)×
3
2
=
3
12
(−t2+2t)
=-
3
12
(t−1)2+
3
12

∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=
7
2
,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
1
3
111333×
1
2
111222×t×(2−t)×
3
2
3
3
3
3
33222=
3
12
(−t2+2t)
=-
3
12
(t−1)2+
3
12

∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=
7
2
,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
3
12
3
3
3
3
33121212(−t2+2t)
=-
3
12
(t−1)2+
3
12

∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=
7
2
,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
2+2t)
=-
3
12
(t−1)2+
3
12

∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=
7
2
,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
3
12
3
3
3
3
33121212(t−1)2+
3
12

∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=
7
2
,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
2+
3
12
3
3
3
3
33121212
∴t=1时,三棱锥P-ADE体积最大,此时,D、E分别是棱AB,AC上的中点
取DE中点M,BC中点N,连接PM,MN,PN,则
∵DE∥BC,PM⊥DE,PN⊥BC
∴∠MPN为平面PDE和平面PBC所成二面角,
在△MNP中,PM=
7
2
,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
7
2
7
7
7
7
77222,MN=
3
2
,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
3
2
3
3
3
3
33222,PN=2,
∴cos∠MPN=
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
PM2+PN2−MN2
2PM•PN
PM2+PN2−MN2PM2+PN2−MN2PM2+PN2−MN22+PN2−MN22−MN222PM•PN2PM•PN2PM•PN=
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
=
5
7
14

故选D.
7
4
+4−
3
4
2•
7
2
•2
7
4
+4−
3
4
7
4
+4−
3
4
7
4
777444+4−
3
4
3334442•
7
2
•22•
7
2
•22•
7
2
7
7
7
7
77222•2=
5
7
14

故选D.
5
7
14
5
7
5
7
5
7
7
77141414
故选D.