题目内容

【题目】已知四棱锥A-BCDE中,底面BCDE为直角梯形,CD⊥平面ABC,侧面ABC是等腰直角三角形,∠EBC=∠ABC=90°,BC=CD=2BE=2,点M是棱AD的中点

(I)证明:平面AED⊥平面ACD;

(Ⅱ)求锐二面角B-CM-A的余弦值

【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ) .

【解析】试题分析:(1)平面ACD,又EM//BF,所以平面ACD,所以平面平面;(2)建立空间直角坐标系,求得两个法向量,,求出二面角。

试题解析:

(I)证明:取AC的中点F,连接BF,

因为AB=BC,所以, 平面ABC,所以CD .

又所以平面ACD.①

因为AM=MD,AF=CF,所以.

因为 ,所以//MF,

所以四边形BFME是平行四边形.所以EM//BF.②

由①②,得平面ACD,所以平面平面;

(II)BE平面ABC,

又,

以点B为原点,直线BC、BA、BE分别为x,y,z轴,

建立空间直角坐标系B-xyz.

由,得B(0,0,0),C(2,0,0),A(0,2,0),D(2,0,2).

由中点坐标公式得, ,,

设向量为平面BMC的一个法向量,则即

令y=1,得x=0,z=-1,即,

由(I)知, 是平面ACD的一个法向量.

设二面角B-CM-A的平面角为,

则,

又二面角B-CM-A为锐二面角,故.

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