题目内容

【题目】在如图所示的几何体中,正方形所在的平面与正三角形所在的平面互相垂直, ,且 的中点.

1)求证: 平面

2)求面与面所成锐二面角的大小

【答案】(1)见解析(2) 60°

【解析】试题分析:

(1)连接AEBF于点N,连接MN,MN∥AD,由此能证明AD∥平面BFM.(2)推导出BE⊥AB,从而BE⊥平面ABC,取BC的中点O,连接OM,以O为坐标原点建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角E-BM-F的余弦值.

解析:

(1)证明:

连接于点,连接

因为是正方形,所以的中点,

的中点,所以

因为平面平面

所以平面

2)解法一:

因为是正方形,所以,因为平面平面,平面平面,所以平面,因为,所以取的中点.连接,则平面,因为是正三角形,所以

所以以为坐标原点, 所在直线为轴建立如图所示的空间直角坐标系:设

设面的法向量为

,则

设面的法向量为,则

,则

,因为求面与面所成锐二面角, ∴平面与平面所成二面角的平面角为60°

2)解法二:

因为直线,所以面与面的交线与之平行,即

分别取的中点,连

因为,且,根据射影定理,所以

所以

所以

所以为所求锐二面角的平面角,

,则

所以

所以为正三角形,所以

所以为所示锐二面角为60°

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