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如图,四面体ABCD中,△ABC与△DBC都是边长为4的正三角形. (1)求证:...

如图,四面体ABCD中,ABCDBC都是边长为4的正三角形.

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(1)求证:BCAD

(2)试问该四面体的体积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及此时棱长AD的大小;若不存在,请说明理由.

 

(1)见解析(2)最大值为8,此时棱长AD=2. 【解析】(1)证明:取BC的中点E,连结AE,DE, ∵△ABC与△DBC都是边长为4的正三角形, ∴AE⊥BC,DE⊥BC. ∵AE∩DE=E, ∴BC⊥平面AED,AD⊂平面AED,∴BC⊥AD. (2)由已知得,△AED为等腰三角形,且AE=ED=2, 设AD=x,F为棱AD的中点, 则EF= ,S△AED=, V=S△AED·(BE+CE)= (0<x<4), 当x2=24,即x=2时,Vmax=8, ∴该四面体存在最大值,最大值为8,此时棱长AD=2.  
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已知四棱锥PABCD的正视图是一个底边长为4、腰长为3的等腰三角形,如图分别是四棱锥PABCD的侧视图和俯视图.

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