题目内容
【题目】如图1,在矩形中,,,点在线段上,.把沿翻折至的位置,平面,连结,点在线段上,,如图2.
(1)证明:平面;
(2)当三棱锥的体积最大时,求二面角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2).
【解析】
(1)依题意得,可得出,,在线段上取一点,满足,可求出,结合得出,从而可证出四边形为平行四边形,所以,再利用线面平行的判定定理,即可证出平面;
(2)设到平面的距离为,三棱锥的体积最大时,即取到最大值,从而得出当平面平面时,取得最大值,此时,建立空间直角坐标系,利用向量法分别求出平面和平面的法向量,运用向量法求二面角的公式,即可得出二面角的余弦值.
(1)依题意得,在矩形中,,,,
所以,.
在线段上取一点,满足,
又因为,所以,
故,
又因为,所以,
因为,所以,
所以四边形为平行四边形,所以,
又因为平面,平面,
所以平面.
(2)设到平面的距离为,,又,
所以,故要使三棱锥的体积取到最大值,仅需取到最大值.
取的中点,连结,依题意得,则,
因为平面平面,,平面,
故当平面平面时,平面,.
即当且仅当平面平面时,取得最大值,此时.
如图,以为坐标原点,,的方向分别为轴,轴的正方向建立空间直角坐
标系,得,,,
,,
设是平面的一个法向量,
则
得令,解得,
又因为平面的一个法向量为,
所以,
因为为钝角,所以其余弦值等于
练习册系列答案
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