题目内容
(本小题满分12分)
已知三棱柱,底面三角形为正三角形,侧棱底面, ,为的中点,为中点.
(Ⅰ) 求证:直线平面;
(Ⅱ)求平面和平面所成的锐二面角的余弦值.
已知三棱柱,底面三角形为正三角形,侧棱底面, ,为的中点,为中点.
(Ⅰ) 求证:直线平面;
(Ⅱ)求平面和平面所成的锐二面角的余弦值.
法一(Ⅰ)取的中点为,连接,
则,,且,…………………………3分
则四边形为平行四边形,
则,即平面.………………………………6分
(Ⅱ)延长交延长线于点,连接,
则即为平面与平面的交线,
且,
则为平面和平面所成的锐二面角的平面角.……8分
在中,.…………………………12分
法二 取中点为,连接,
以点为坐标原点,为轴,为轴,为轴建立空间直角坐标系,
则,
,……………………2分
(Ⅰ)则,,
设平面的法向量为,
则,即………………4分
令,则,即,所以,
故直线平面.………………………………………………6分
(Ⅱ)设平面的法向量,
则.………………………………………………12分
则,,且,…………………………3分
则四边形为平行四边形,
则,即平面.………………………………6分
(Ⅱ)延长交延长线于点,连接,
则即为平面与平面的交线,
且,
则为平面和平面所成的锐二面角的平面角.……8分
在中,.…………………………12分
法二 取中点为,连接,
以点为坐标原点,为轴,为轴,为轴建立空间直角坐标系,
则,
,……………………2分
(Ⅰ)则,,
设平面的法向量为,
则,即………………4分
令,则,即,所以,
故直线平面.………………………………………………6分
(Ⅱ)设平面的法向量,
则.………………………………………………12分
略
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