题目内容

【题目】如图,多面体中,是正方形,,且分别为棱的中点.

(1)求证:平面

(2)求平面和平面所成锐二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析,(2)

【解析】

1)首先根据已知条件易证平面,从而得到,又根据得到平面,根据中位线得到,得到平面,根据中点,得到,再根据线面垂直的判定即可证明平面.

2)以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系,分别求出平面和平面的法向量,再代入二面角公式计算即可.

(1)因为

所以,即.

平面.

又因为平面,所以.

因为四边形是正方形,所以.

平面.

因为,四边形是正方形,所以.

又因为分别为棱的中点,所以.

所以平面.

又因为平面,所以.

因为中点,所以.

平面.

(2)以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系,

如图所示:

所以

平面的一个法向量为

,得,令,则.

由(1)可知平面

所以平面的一个法向量为

设平面和平面所成锐二面角为

所以平面和平面所成锐二面角的余弦值为

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