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30°,求二面角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2).
【解析】
(1)取中点,连接、,根据题目条件,利用线面垂直的判定定理,得出平面,由于为中点,,,可证出四边形为平行四边形,得出,从而可证出平面;
(2)设,,根据(1)可知,平面,则到平面距离,设到面距离为,根据三棱锥等体积法有,得,得,因为与平面所成的角为30°,可求出,结合线面垂直的判定定理证出平面,进而得出为二面角的平面角,只需求出,即可求出二面角的余弦值.
解:(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)设,,
则,,,
∴
∴,,
到平面距离,设到面距离为,
由,得,
即,得,
因为与平面所成的角为30°,
所以,
而在直角三角形中,,
所以,解得.
因为平面,平面,
所以,
又平面,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,
则,
所以二面角的余弦值为.
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