题目内容

【题目】在四棱锥中, 是棱的中点,且.

(Ⅰ)求证: 平面

(Ⅱ)若为棱上一点,满足,求二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析;(2)余弦值为.

【解析】试题分析:(1证明线面垂直,先找线线垂直, 所以

,再由得到线面垂直;(2)由空间向量坐标系的方法,得到两个半平面的法向量,由向量的夹角公式得到二面角的余弦值.

解析:

(Ⅰ)取中点,连接

由已知 ,故为平行四边形.

所以,因为,故.

,所以

,所以.

由已知可求, ,所以,所以.

,所以.

(Ⅱ)由(Ⅰ)可得,又

以点为原点建立空间直角坐标系(如图),可得 .

为棱的中点,得.

向量 .

由点在棱上,设 .

.

,得

因此, ,解得.

.

为平面的法向量,则

不妨令,可得为平面的一个法向量.

取平面的法向量

.

易知,二面角是锐角,所以其余弦值为.

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