题目内容
【题目】如图,在三棱柱
中,侧面
是菱形,
,
是棱
的中点,
,
在线段
上,且
.
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(1)证明:
面
;
(2)若
,面
面
,求二面角
的余弦值.
【答案】(1)详见解析;(2)
.
【解析】
(1)连接
交
于点
,连接
,利用三角形相似证明
,然后证明
面
.
(2)过
作
于
,以
为原点,
,
,
分别为
轴,
轴,
轴的正方向建立空间直角坐标,
不妨设
,求出面
的一个法向量,面
的一个法向量,然后利用空间向量的数量积求解即可.
解:(1)连接
交
于点
,连接
.
因为
,所以
,又因为
,所以
,所以
,
又
面
,
面
,所以
面
.
(2)过
作
于
,因为
,所以
是线段
的中点.
因为面
面
,面
面
,所以
面
.连接
,
因为
是等边三角形,
是线段
的中点,所以
.
如图以
为原点,
,
,
分别为
轴,
轴,
轴的正方向建立空间直角坐标,
不妨设
,则
,
,
,
,
,
由
,得
,
的中点
,
,
.
设面
的一个法向量为
,则
,即
,
得方程的一组解为
,即
.
面
的一个法向量为
,则
,
所以二面角
的余弦值为
.
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