题目内容

【题目】在四棱锥中,侧面底面,底面为直角梯形,的中点,的中点。

(1)求证:∥平面

(2)求二面角的余弦值。

【答案】(1)见证明;(2)

【解析】

(1)利用面外线与面内线平行证明面外线平行于平面。

(2)建立空间直角坐标系,利用两个半平面的法向量的夹角余弦值,来求二面角的平面角的余弦值,或用几何法找到二面角的平面角来求余弦值。

(1)连接,并连接

中点,,且

四边形为平行四边形,

中点,又中点,

平面平面平面.

(2)〖解法1〗(向量法)连接,由E为AD的中点及

,∵侧面底面,且交于

如图所示,以E为原点,EA、EB、EP分别为

x、y、z轴建立空间直角坐标系,

,C.

的中点,∴F

设平面EBF法向量为,则,

,

平面EBA法向量可取:,

设二面角F-BE-A的大小为,显然为钝角,

,

∴二面角F-BE-A的余弦值为

(2)〖解法2〗(几何法1)连接

由E为AD的中点及

中点,连

侧面底面,且交于

的中点,的中点

∴∠MEA为二面角F-BE-A的平面角

中,

中,由余弦定理得

∴在中,由余弦定理得cos∠MEA

所以二面角F-BE-A的余弦值为.

(2)〖解法3〗(几何法2)连接,由E为AD的中点及

侧面底面,∴

于点,则中点,连

的中点,∴

,∴

∴∠FNQ为二面角F-BE-A的平面角的补角

中,

由勾股定理得

∴cos∠FNQ

所以二面角F-BE-A的余弦值为.

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