如圖,正四面體A-BCD的棱長為2
2
,且M,N分別為AB、CD的中點.
(1)求MN和BD所成角的大。
(2)求BN與DM所成角的大;
(3)求該四面體的外接球的體積.
分析:把正四面體A-BCD放入如圖正方體中,則正方體棱長為2.以A為原點建立坐標(biāo)系求出個頂點坐標(biāo),
(1)得到
MN
,
BD
的坐標(biāo),再代入向量夾角的計算公式即可求出結(jié)論;
(2)得到
BN
,
DM
的坐標(biāo),再代入向量夾角的計算公式即可求出結(jié)論;
(3)根據(jù)正四面體的外接球就是正方體的外接球,而且正方體的對角線長為2
3
,就是外接球的直徑即可求出四面體的外接球的體積.
解答:解:把正四面體A-BCD放入如圖正方體中,則正方體棱長為2.以A為原點建立坐標(biāo)系,則A(0,0,0,),B(2,2,0)M(1,1,0),D(2,0,2),N(1,1,2).
(1)∵
MN
=(0,0,2)
BD
=(0,-2,2)

cos?
MN
,
BD
=
4
2•2
2
=
2
2
,、
∴MN和BD所成角的大小為
π
4

(2)∵
BN
=(-1,-1,2)
,
MD
=(1,-1,2)

cos?
BN
,
MD
=
4
6
6
=
2
3

∴BN與DM所成角大小為arccos
2
3

(3)該正四面體的外接球就是正方體的外接球,正方體的對角線長為2
3
,就是外接球的直徑,
∴外接球的半徑為
3
,體積為4
3
π.
點評:本題主要考察用空間向量求直線間的夾角、距離.在處理空間問題不好解決時,常常把他們放在空間幾何體中來直觀的分析,正方體是最常用的空間模型,大家一定要熟練掌握這種方法.
練習(xí)冊系列答案
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精英家教網(wǎng)如圖,正四面體ABCD的棱長均為a,且AD⊥平面α于A,點B、C、D均在平面α外,且在平面α同一側(cè),則點B到平面α的距離是( 。
A、
a
2
B、
a
3
C、
2
a
2
D、
3
a
3

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如圖:正四面體S-ABC中,如果E,F(xiàn)分別是SC,AB的中點,那么異面直線EF與SA所成的角等于( 。

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AE
EB
=
CF
FD
=λ (0<λ<+∞),記f(λ)=αλλ其中αλ表示EF與AC所成的角,βλ表示EF與BD所成的角,則( 。

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(08年大連市一模理) 如圖,正四面體A―BCD的棱長為a,點E、F分別是棱BD、BC的中點,則平面AEF截該正四面體的內(nèi)切球所得截面的面積為                                    (    )

    A.          B.          C.          D.

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