题目内容

【题目】在如图所示的几何体中,平面平面,四边形和四边形都是正方形,且边长为的中点.

(1)求证:直线平面

(2)求二面角的大小.

【答案】(1)见解析;(2).

【解析】试题分析:(1)连结,根据平行四边形性质得中点,再根据三角形中位线性质得,最后根据线面平行判定定理得结论,(2)根据条件建立空间直角坐标系,设立各点坐标,利用方程组解各面法向量,根据向量数量积求夹角,最后根据二面角与向量夹角相等或互补关系求二面角.

试题解析:(1)∵且

交于点交于点

∴平面平面,∴几何体是三棱柱

又平面平面,∴平面,故几何体是直三棱柱

(1)四边形和四边形都是正方形,所以,所以四边形为矩形;于是,连结,连结中点,又的中点,故是三角形D的中位线,,注意到在平面外,在平面内,∴直线平面

(2)由于平面 平面,∴平面,所以.于是两两垂直.以所在直线分别为轴建立空间直角坐标系,因正方形边长为,且中点,所以

于是,设平面的法向量为

,解之得,同理可得平面的法向量,∴

记二面角的大小为,依题意知,为锐角,

即求二面角的大小为

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