10.(2017·全国卷Ⅲ文,19)如图,四面体ABCD中,△ABC是正三角形,AD=CD.
(1)证明:AC⊥BD;
(2)已知△ACD是直角三角形,AB=BD,若E为棱BD上与D不重合的点,且AE⊥EC,求四面体ABCE与四面体ACDE的体积比.
[解析] (1)证明:如图,取AC的中点O,
因为AD=CD,所以AC⊥DO.
又由于△ABC是正三角形,所以AC⊥BO.
从而AC⊥平面DOB,
故AC⊥BD.
(2)解:连接EO.
由(1)及题设知∠ADC=90°,所以DO=AO.
在Rt△AOB中,BO2+DO2=BO2+AO2=AB2=BD2,
故∠DOB=90°.
由题设知△AEC为直角三角形,所以EO=AC.
又△ABC是正三角形,且AB=BD,
所以EO=BD.
故E为BD的中点,从而E到平面ABC的距离为D到平面ABC的距离的,四面体ABCE的体积为四面体ABCD的体积的,即四面体ABCE与四面体ACDE的体积之比为1∶1.
(2)已知△ACD是直角三角形,AB=BD,若E为棱BD上与D不重合的点,且AE⊥EC,求四面体ABCE与四面体ACDE的体积比.
[解析] (1)证明:如图,取AC的中点O,
连接DO,BO.
因为AD=CD,所以AC⊥DO.
又由于△ABC是正三角形,所以AC⊥BO.
从而AC⊥平面DOB,
故AC⊥BD.
(2)解:连接EO.
由(1)及题设知∠ADC=90°,所以DO=AO.
在Rt△AOB中,BO2+DO2=BO2+AO2=AB2=BD2,
故∠DOB=90°.
由题设知△AEC为直角三角形,所以EO=AC.
又△ABC是正三角形,且AB=BD,
所以EO=BD.
故E为BD的中点,从而E到平面ABC的距离为D到平面ABC的距离的,四面体ABCE的体积为四面体ABCD的体积的,即四面体ABCE与四面体ACDE的体积之比为1∶1.