题目内容

【题目】如图所示,在三棱锥中,都是边长为2的等边三角形,是侧棱的中点,过点作平行于的平面分别交棱于点.

(1)证明:四边形为矩形;

(2)若平面平面,求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2).

【解析】

(1)设的中点为,连接,由线面平行的性质定理,分别证得,得到四边形为平行四边形,再由线面垂直的性质定理,证得,即可得到答案。

(2)以为原点建立如图的空间直角坐标系,分别求得平面和平面的法向量,利用向量的夹角公式,即可求解。

(1)如图,设的中点为,连接

平面,平面平面,平面平面

,∴.

同理,由平面,∴四边形为平行四边形.

都是等边三角形,∴

,∴平面,故

又由上知,∴,∴四边形为矩形.

(2)∵平面平面,平面平面平面,∴平面,∴两两垂直,

为原点建立如图的空间直角坐标系

都是边长为2的等边三角形,

设平面的法向量为

,令,得.

同理可得平面的法向量

.

由图形可知,所求二面角的平面角为锐角,∴二面角的余弦值为.

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