题目内容

【题目】在四棱锥中,底面是菱形,且.

(1)证明:平面.

(2)求二面角的余弦值.

【答案】(1)详见解析(2)

【解析】

(1)先连接,ACBD交点为E,连接PE,先证直线平面,进而可得,再由即可得出平面

(2)取的中点,由题意可得EB、EC、EF两两垂直,因此以E点为坐标原点建立坐标系,分别求出两平面的一个法向量,进而求两法向量夹角余弦值,由题中图形判断二面角时锐角还是钝角,即可求出二面角的余弦值.

(1)证明:连接,设,连接.

因为底面是菱形,所以.

因为,所以.

因为,所以平面.

因为平面,所以.

因为,所以平面.

(2)解:取的中点.

因为平面,所以平面.

故以为原点,分别为的正方向建立如图所示的空间直角坐标系

.

.

设平面的法向量为.

,不妨取,则.

设平面的法向量为

,不妨取,则.

记二面角的平面角为,易知为锐角,

.

故二面角的余弦值为.

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