题目内容
【题目】如图所示,已知三棱柱
中,
,
,
.
![]()
(1)求证:
;
(2)若
,
,求二面角
的余弦值.
【答案】(1)见解析;(2)
.
【解析】试题分析: (1)证明线面垂直,一般利用线面垂直判定定理,即从线线垂直出发给予证明,而线线垂直的寻找与论证往往需要结合平几知识,如利用等腰三角形性质得底边上中线垂直底面得线线垂直,(2)一般利用空间向量数量积求二面角大小,先根据条件确定恰当空间直角坐标系,设立各点坐标,利用方程组求各面法向量,利用向量数量积求法向量夹角余弦值,最后根据法向量夹角与二面角关系确定二面角的余弦值.
试题解析:(1)∵四边形
为平行四边形,且
,
,
∴
为等边三角形,
取
中点
,连接
,
,则
,
∵
,∴
,
∵
,
平面
,
平面
,
∴
平面
,∴
.
(2)∵
为等边三角形,
,∴
,
∵在
中,
,
,
为
中点,
∴
,
∵
,
,∴
,
∴
,
又
,
∴
平面
.
以
为原点,
,
,
方向为
,
,
轴的正向,建立如图所示的坐标系,
,
,
,
,
则
,则
,
,
,
则平面
的一个法向量
,
设
为平面
的法向量,则
令
,∴
,
∴
,
∴
.
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点睛:垂直、平行关系证明中应用转化与化归思想的常见类型.
(1)证明线面、面面平行,需转化为证明线线平行.
(2)证明线面垂直,需转化为证明线线垂直.
(3)证明线线垂直,需转化为证明线面垂直.
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