题目内容
(本小题满分12分)
如图,已知四棱锥
的底面是正方形,
,且
,点
分别在侧棱
、
上,且
。
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231854349391729.gif)
(Ⅰ)求证:
;
(Ⅱ)若
,求平面
与平面
所成二面角的余弦值.
如图,已知四棱锥
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434642347.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434658485.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434720350.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434736379.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434861240.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434892236.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434908462.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231854349391729.gif)
(Ⅰ)求证:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434954583.gif)
(Ⅱ)若
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434970231.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435017401.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435032266.gif)
解:(Ⅰ)
,![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435064340.gif)
又
正方形
中,
,
,
而![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435157768.gif)
又
(6分)
(Ⅱ)如图建立空间直角坐标系
,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231854352041936.gif)
又
,
则有
,![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435266237.gif)
设
,
,则有![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435360665.gif)
同理可得
,![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435407590.gif)
由
,
得
又![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435563767.gif)
∴平面
的法向量为![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435703525.gif)
而平面
的法向量可为
,
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231854357661390.gif)
故所求平面
与平面
所成锐二面角的余弦值的大小为
(12分)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435048811.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435064340.gif)
又
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435079183.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435095301.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435110329.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435142462.gif)
而
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435157768.gif)
又
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435173804.gif)
(Ⅱ)如图建立空间直角坐标系
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435188379.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231854352041936.gif)
又
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185434720350.gif)
则有
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435235994.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435266237.gif)
设
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435329446.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435344250.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435360665.gif)
同理可得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435391476.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435407590.gif)
由
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435422734.gif)
得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435532435.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435563767.gif)
∴平面
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435017401.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435703525.gif)
而平面
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435032266.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435750428.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/201408231854357661390.gif)
故所求平面
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435017401.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435032266.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140823/20140823185435922277.gif)
略
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
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