题目内容

【题目】如图1,平面五边形是由边长为2的正方形与上底为1,高为直角梯形组合而成,将五边形沿着折叠,得到图2所示的空间几何体,其中.

1)证明:平面

2)求二面角的余弦值.

【答案】1)见解析(2

【解析】

)以为原点,以平行于的方向为轴,平行于的方向为轴,建立空间直角坐标系.点作的高,交于点先证明出平面,设,根据,可求出,再利用向量法证明线线垂直,进而得到线面垂直;
2)求出平面ABE的法向量、平面BCF的法向量,由即可求出线面角.

1)以为原点,以平行于的方向为轴,平行于的方向为轴,建立如图所示的空间直角坐标系.

点作的高,交于点.

由于

所以平面,所以

又因为

所以平面.

,由题设条件可得下列坐标:

.

,由于

所以,解得

.

可求

从而.

因为平面,且

平面

2)由(1)得.设平面的法向量

,由此可得.

设平面的法向量

,由此可得.

,因为二面角大于

则二面角的余弦值为.

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