题目内容
【题目】如图,在四棱锥中,
底面
,
,
,
,
为
的中点,
是
上的点.
(1)若平面
,证明:
平面
.
(2)求二面角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析(2)
【解析】
(1)因为,利用线面平行的判定定理可证出
平面
,利用点线面的位置关系,得出
和
,由于
底面
,利用线面垂直的性质,得出
,且
,最后结合线面垂直的判定定理得出
平面
,即可证出
平面
.
(2)由(1)可知,
,
两两垂直,建立空间直角坐标系
,标出点坐标,运用空间向量坐标运算求出所需向量,分别求出平面
和平面
的法向量,最后利用空间二面角公式,即可求出
的余弦值.
(1)证明:因为,
平面
,
平面
,
所以平面
,
因为平面
,
平面
,所以可设平面
平面
,
又因为平面
,所以
.
因为平面
,
平面
,
所以,从而得
.
因为底面
,所以
.
因为,所以
.
因为,所以
平面
.
综上,平面
.
(2)解:由(1)可得,
,
两两垂直,以
为原点,
,
,
所在
直线分别为,
,
轴,建立如图所示的空间直角坐标系
.
因为,所以
,
则,
,
,
,
所以,
,
,
.
设是平面
的法向量,
由取
取,得
.
设是平面
的法向量,
由得
取,得
,
所以,
即的余弦值为
.

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