题目内容

【题目】在如图所示的几何体中,四边形是等腰梯形, 平面 .

(1)求证: 平面

(2)求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2) .

【解析】试题分析:(1)由题意及图可得,先由条件证得,再根据,再由线面垂直的判定定理即可证得线面垂直;(2)解法一:由(1)知, ,可得出,结合平面,知两两垂直,因此可以为坐标原点,分别以 所在的直线为轴, 轴, 轴建立空间直角坐标系,不妨设,表示出各点的坐标,再求出两个平面的法向量的坐标,即可由公式求出二面角的余弦值;解法二:取的中点,连接,由于,因此,又平面 平面,可证明出为二面角的平面角,再解三角形即可求出二面角的余弦值.

试题解析:1)因为四边形是等腰梯形,

,所以.

,所以

因此

,且 平面

所以平面.

2)解法一:由(1)知,所以

平面,因此两两垂直,以为坐标原点,分别以 所在的直线为轴, 轴, 轴,建立如图所示的空间直角坐标系.不妨设,则

因此

设平面的法向量为

由于,取,则

由于是平面的一个法向量,则

所以二面角的余弦值为.

解法二:如图,取的中点,连接

由于,因此

平面 平面

所以

由于 平面,

所以平面,故,所以为二面角的平面角

在等腰三角形中,由于

因此

,所以

,因此二面角的余弦值为.

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