Question

（本小題滿分13分）如圖（甲），在直角梯形ABED中，AB//DE，ABBE，ABCD,且BC=CD,AB=2,F、H、G分別為AC ,AD ,DE的中點，現將△ACD沿CD折起，使平面ACD平面CBED,如圖（乙）．
（1）求證：平面FHG//平面ABE；
（2）記表示三棱錐B－ACE 的體積，求的最大值；
（3）當取得最大值時，求二面角D－AB－C的余弦值．

Answer 1

（1）證明：見解析；（2）當時有最大值，
(3)  

本題的考點是面面平行的判斷，主要考查證明面面平行，考查幾何體的體積，考查二面角的平面角，關鍵是正確運用面面平行的判定，利用向量法求面面角，關鍵是求出相應的法向量
（1）欲證平面FHG∥平面ABE，只需證明線面平行，故只需要在平面FHG中尋找兩條相交直線與平面平行；
（2）由于平面ACD⊥平面CBED 且AC⊥CD，所以AC⊥平面CBED，故可表示三棱錐B-ACE的體積，利用基本不等式求最值，注意等號成立的條件；
（3）求解二面角D-AB-C的余弦值，建立空間直角坐標系，利用向量法求解，分別求出平面ACB的法向量，平面ABD的法向量，利用cosθ可以求解
解：（1）證明：由圖（甲）結合已知條件知四邊形CBED為正方形
如圖（乙）∵F、H、G分別為AC , AD,DE的中點
∴FH//CD, HG//AE-，∵CD//BE ∴FH//BE
∵面，面
∴面，同理可得面
又∵   ∴平面FHG//平面ABE
（2）∵平面ACD平面CBED 且ACCD
∴平面CBED
∴＝＝
∵  ∴（）
∴＝＝
∵，令得（不合舍去）或
當時，當時
∴當時有最大值，

(3)：由（2）知當取得最大值時，即
BC=這時AC=，從而
過點C作CMAB于M，連結MD
∵ ∴面
∵面
∴      ∴面
∵面  ∴
∴是二面角D－AB－C的平面角

由得＝
∴
在Rt△MCD中