题目内容

【题目】三棱锥A﹣BCD及其侧视图、俯视图如图所示,设M,N分别为线段AD,AB的中点,P为线段BC上的点,且MN⊥NP.

(1)证明:P是线段BC的中点;
(2)求二面角A﹣NP﹣M的余弦值.

【答案】
(1)证明:由三棱锥A﹣BCD及其侧视图、俯视图可知,在三棱锥A﹣BCD中:

平面ABD⊥平面CBD,AB=AD=BD=CD=CB=2

设O为BD的中点,连接OA,OC

于是OA⊥BD,OC⊥BD 所以BD⊥平面OACBD⊥AC

因为M,N分别为线段AD,AB的中点,所以MN∥BD,MN⊥NP,故BD⊥NP

假设P不是线段BC的中点,则直线NP与直线AC是平面ABC内相交直线

从而BD⊥平面ABC,这与∠DBC=60°矛盾,所以P为线段BC的中点


(2)解:以O为坐标原点,OB,OC,OA分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,

则A(0,0, ),M( ,O, ),N( ,0, ),P( ,0)

于是

设平面ANP和平面NPM的法向量分别为

,则 ,设z1=1,则

,则 ,设z2=1,则

cos = = =

所以二面角A﹣NP﹣M的余弦值


【解析】(1)用线面垂直的性质和反证法推出结论,(2)先建空间直角坐标系,再求平面的法向量,即可求出二面角A﹣NP﹣M的余弦值.
【考点精析】解答此题的关键在于理解直线与平面平行的判定的相关知识,掌握平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行;简记为:线线平行,则线面平行.

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