题目内容

【题目】如图,三棱锥中,是等边三角形,是线段的中点,是线段上靠近的四等分点,平面平面.

1)求证:

2)若,求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

1)取的中点为,连接,由是等边三角形,可得,结合平面平面,易证平面,从而可证明结论;

(2)连接,易知两两垂直,以所在直线为轴,轴,轴建立如图所示的空间直角坐标系,然后分别求出平面的法向量,设二面角,则,可求出答案.

1)如图,取的中点为,连接.

因为是等边三角形,所以.

由题意知,从而.

因为平面平面,平面平面

所以平面.

平面,所以.

2)如图,连接.

因为,所以.

又平面平面,平面平面

所以平面.所以两两垂直.

分别以所在直线为轴,轴,轴建立如图所示的空间直角坐标系.

因为为等边三角形,

所以,所以

从而.

设平面的法向量.

,得,即.可取.

取平面的一个法向量.

设二面角,则.

由题意可知二面角为锐角,故二面角的余弦值为.

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