题目内容
【题目】如图,在四面体中,,.
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)若与平面所成的角为,点是的中点,求二面角的大小.
【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ).
【解析】分析:(Ⅰ)由勾股定理可得, 则,,进一步可得, 则.
(Ⅱ)结合(Ⅰ)的结论和几何关系,以B为原点,建立空间直角坐标系,则平面BDE的法向量为,且是平面CBD的一个法向量.结合空间向量计算可得二面角的大小为.
详解:(Ⅰ)由已知得,
,
又,,
,
,
又,,
,
.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,AB与平面BCD所成的角为,即,
设BD=2,则BC=2,在中,AB=4,
由(Ⅰ)中,得平面ABC⊥平面ABD,在平面ABD内,过点B作,则平面ABC,以B为原点,建立空间直角坐标系,
则,,,
,由,
,
得,
∴,,
设平面BDE的法向量为,
则,取,解得,
∴是平面BDE的一个法向量,
又是平面CBD的一个法向量.
设二面角的大小为,易知为锐角,
则,
∴,即二面角的大小为.
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