题目内容

【题目】如图,四棱锥P-ABCD中,侧面PAD是边长为2的等边三角形且垂直于底 的中点。

1)证明:直线平面

2)点在棱上,且直线与底面所成角为,求二面角的余弦值。

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】试题分析:(1) 取的中点,连结 ,由题意证得,利用线面平行的判断定理即可证得结论;(2)建立空间直角坐标系,求得半平面的法向量: ,然后利用空间向量的相关结论可求得二面角的余弦值为

试题解析:(1)取中点,连结

因为的中点,所以, ,由,又

所以.四边形为平行四边形,

,故

(2)

由已知得,以A为坐标原点, 的方向为x轴正方向, 为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz,则

,

因为BM与底面ABCD所成的角为45°,而是底面ABCD的法向量,所以

即(x-1)+y-z=0

又M在棱PC上,学|科网设

由①,②得

所以M,从而

是平面ABM的法向量,则

所以可取m=(0,-,2).于是

因此二面角M-AB-D的余弦值为

点睛:1求解本题要注意两点:两平面的法向量的夹角不一定是所求的二面角,②利用方程思想进行向量运算,要认真细心准确计算.

2mn分别为平面αβ的法向量,则二面角θ<mn>互补或相等,故有|cos θ||cos<mn>|=.求解时一定要注意结合实际图形判断所求角是锐角还是钝角.

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