题目内容

【题目】如图,在底面为矩形的四棱锥中,平面平面.

1)证明:

2)若,设中点,求直线与平面所成角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

1)由平面平面可得,从而可得

2)建立空间直角坐标系,求出向量及面法向量,代入公式即可得到结果.

1)依题意,面

,面

.

.

2)解法一:向量法

中,取中点,∵

,∴

为坐标原点,分别以轴,过点且平行于的直线为轴,所在的直线为轴,建立如图空间直角坐标系,

,∵,∴

.

设面法向量为

,解得.

设直线与平面所成角为

因为,∴.

所以直线与平面所成角的余弦值为.

2)解法二:几何法

交于点,则中点,

的平行线,过的平行线,交点为,连结

交于点,连结

连结,取中点,连结

四边形为矩形,所以,所以

,所以

所以为线与面所成的角.

,则

由同一个三角形面积相等可得

为直角三角形,由勾股定理可得

所以

又因为为锐角,所以

所以直线与平面所成角的余弦值为.

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