题目内容

【题目】在三棱锥中,,分别是线段,的中点,底面是正三角形,延长到点,使得.

(1)为线段上确定一点,当平面时,求的值;

(2)当平面,且时,求二面角的余弦值.

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)解三角形求得,根据线面平行的性质定理得到,根据平行线等分线段求得的值.

(2)建立空间直角坐标系,根据平面和平面的法向量,求得二面角的余弦值.

(1)在正中,为线段的中点,故

在中,,故

在中,,故,故

因为平面,过的平面平面,

所以

因为是线段的中点,所以为线段的中点.

从而.

(2)因为平面,,所以,,两两垂直.以为坐标原点,分别以,,所在直线为,,轴,

建立空间直角坐标系.记,

则,,,

又,所以.于是,,.

令平面的一个法向量为,

则由得,

令,得.而平面的一个法向量为,

所以,

故二面角的余弦值为.

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