题目内容
【题目】如图,直三棱柱中,,,分别为、的中点.
(1)证明:平面;
(2)已知与平面所成的角为,求二面角的余弦值.
【答案】(1)见证明(2)
【解析】
解法1:(1)建立空间直角坐标系,利用直线的向量和平面法向量平行证明线面垂直;
(2)设,利用与平面所成的角为得到的值,再求出两个面的法向量之间的夹角余弦值,得到二面角的余弦值.
解法2:(1)取中点,连接、,易证平面,再证明,可得平面
(2)设,利用与平面所成的角为得到的值,再求出两个面的法向量之间的夹角余弦值,得到二面角的余弦值.
解法3:(1)同解法2
(2)设,利用三棱锥等体积转化,得到到面的距离,利用与平面所成的角为得到与的关系,解出,在两个平面分别找出垂直于交线,得到二面角,求出其余弦值.
解法1:
(1)以为坐标原点,射线为轴的正半轴,建立如图所示的直角坐标系.
设,,则,,, ,,,,,.
因为,,
所以,,面,面,
于是平面.
(2)设平面的法向量,
则,,
又,,
故,取,得.
因为与平面所成的角为,,
所以, ,
解得,.
由(1)知平面的法向量,
,
所以二面角的余弦值为.
解法2:
(1)取中点,连接、,
,
平面,平面
,
而平面,平面,
平面.
为中点, ,,
,,
四边形为平行四边形,
.
平面.
(2)以为坐标原点,射线为轴的正半轴,建立如图所示的直角坐标系.
设,,,则,,.
设平面的法向量,
则,,
又,,
故,
取,得.
因为与平面所成的角为,,
所以, ,
解得,.
由(1)知平面的法向量,
所以二面角的余弦值为.
解法3:
(1)同解法2.
(2)设,,则,,,
,,
到平面距离,设到面距离为,
由
得,即
.
因为与平面所成的角为,
所以,
而在直角三角形中,
所以,
解得.
因为平面,平面,所以,
平面,平面所以,所以平面,
平面,平面
所以为二面角的平面角,
而,可得四边形是正方形,所以,
所以二面角的余弦值为.
【题目】某校高一年级开设了丰富多彩的校本课程,现从甲、乙两个班随机抽取了5名学生校本课程的学分,统计如下表.
甲 | 8 | 11 | 14 | 15 | 22 |
乙 | 6 | 7 | 10 | 23 | 24 |
用分别表示甲、乙两班抽取的5名学生学分的方差,计算两个班学分的方差.得______,并由此可判断成绩更稳定的班级是______班.