题目内容

【题目】已知是边长为2的正三角形,是等腰直角三角形.沿其斜边翻折到,使,设的中点.

1)求证:平面平面

2)求二面角的余弦值.

【答案】1)证明见详解;(2.

【解析】

1)取中点,由勾股定理可得,又是等腰直角三角形,可证,再根据面面垂直的判定定理即可证明结果;

2)方法一:由(1)知,两两垂直,分别以轴,建立空间直角坐标系,利用空间向量法求二面角,即可求出结果;

解法二:等积法

中,分别用余弦定理得:中线 ,又勾股定理可证①;在中解得,在平面内过②,由等积法得,于是.由①②得所成的角(或其补角)就是二面角的平面角,再根据余弦定理即可求出结果.

1)证明:取中点,连,由已知易得,于是,从而,另一方面,是等腰直角三角形,故,且相交,所以平面,于是平面平面

2)由(1)知,两两垂直,分别以轴,建立空间直角坐标系,由已知得.于是,,设平面的法向量是,则解得

所以,同理平面的法向量

设二面角,则.

2)解法二:等积法

由于的中点,且设,在中,分别用余弦定理得:中线,同理,从而是直角三角形,且.另一方面在中解得,在平面内过②,由等积法得,于是.由①②得所成的角(或其补角)就是二面角的平面角.,得,设二面角的度数为,于是.

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