考点:异面直线及其所成的角;棱柱、棱锥、棱台的体积。
专题:计算题;综合题;数形结合。
分析:(I)要求四面体ABCD的体积,必须确定它的高和底面,由已知,△ABC作为底面,高易作,根据线段的长度,即可求得四面体ABCD的体积;
(Ⅱ)利用三垂线定理找出二面角C﹣AB﹣D的平面角,根据该角为60°,找到各边之间的关系,利用平移的方法找出异面直线AD与BC所成角,解三角形,即可求得异面直线AD与BC所成角的余弦值.
解答:解:(I)设F为AC的中点,由于AD=CD,
所以DF⊥AC.
故由平面ABC⊥平面ACD,
知DF⊥平面ABC,,即DF是四面体ABCD的面ABC上的高,且DF=ADsin30°=1,
AF=ADcos30°=,
在Rt△ABC中,因AC=2AF=2,AB=2BC,
由勾股定理易知BC=,AB=.
故四面体ABCD的体积V==.
(II)设G,H分别为边CD,BD的中点,则FG∥AD,GH∥BC,
从而∠FGH是异面直线AD与BC所成角或其补角.
设E为边AB的中点,则EF∥BC,由AB⊥BC,知EF⊥AB,
又由(I)有DF⊥平面ABC,故由三垂线定理知DE⊥AB,
所以∠DEF为二面角C﹣AB﹣D的平面角,由题设知∠DEF=60°.
设AD=a,则DF=AD•SsinCAD=,
在Rt△DEF中,EF=DF•cotDEF==,
从而GH=BC=EF=,因Rt△ADE≌Rt△BDE,
故在Rt△BDF中,FH=.
又FG=AD=,从而在△FGH中,因FG=FH,
由余弦定理得cosFGH==.
点评:此题是个中档题.考查棱锥的体积公式和异面直线所成角问题,求解方法一般是平移法,找二面角的平面角时注意三垂线定理及其逆定理的应用,体现了数形结合和转化的思想.
20.(2011•重庆)如图,椭圆的中心为原点O,离心率e=,一条准线的方程为x=2.
(Ⅰ)求该椭圆的标准方程.
(Ⅱ)设动点P满足,其中M,N是椭圆上的点.直线OM与ON的斜率之积为﹣.
问:是否存在两个定点F1,F2,使得|PF1|+|PF2|为定值.若存在,求F1,F2的坐标;若不存在,说明理由.
考点:椭圆的简单性质;椭圆的定义。
专题:计算题。
分析:(Ⅰ)根据离心率和准线方程求得a和c,则b可得,则椭圆的方程可得.
(Ⅱ)设出P,M,N的坐标,根据题设等式建立等式,把M,N代入椭圆方程,整理求得x2+2y220+4(x1x2+2y1y2),设出直线OM,ON的斜率,利用题意可求得x1x2+2y1y2=0,进而求得x2+2y2的值,利用椭圆的定义可推断出|PF1|+|PF2|为定值求得c,则两焦点坐标可得.
解答:解:(Ⅰ)由e==,=2,求得a=2,c=
∴b==
∴椭圆的方程为:
(Ⅱ)设P(x,y),M(x1,y1),N(x2,y2),
则由,得(x,y)=(x1,y1)+2(x2,y2),
即x=x1+2x2,y=y1+2y2,
∵点M,N在椭圆上,所以