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
,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
,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
,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)∵
=(0,0,2),
=(0,-2,2).
∴
cos?,>=
=
,、
∴MN和BD所成角的大小為
.
(2)∵
=(-1,-1,2),
=(1,-1,2).
∴
cos?,>=
=
.
∴BN與DM所成角大小為
arccos.
(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
,就是外接球的直徑,
∴外接球的半徑為
,體積為4
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.