题目内容

【题目】如图,四棱锥P-ABCD中,底面为菱形,且, .

(Ⅰ)求证: ;

(Ⅱ)若,求二面角的余弦值。

【答案】(1)证明见解析;(2).

【解析】试题(1)取的中点,利用菱形和等边三角形的三线合一得到线线垂直,进而得到线面垂直和线线垂直;(2)先利用勾股定理和线面垂直的判定定理得到线面垂直,建立空间直角坐标系,利用空间向量进行求解.

试题解析:(Ⅰ)证明:取的中点,连接.

∵,四边形为菱形,且,

∴和为两个全等的等边三角形,

则

∴平面,又平面,

∴;

(Ⅱ)解:在中,由已知得, , ,

则,∴,

即,又,∴平面;

以点E为坐标原点,分别以EA,EB,EP所在直线为x,y,z轴,建立如图所示空间直角坐标系,

则E(0,0,0),C(-2, ,0),D(-1,0,0),P(0,0, ),

则=(1,0, ),=(-1, ,0),

由题意可设平面的一个法向量为;

设平面的一个法向量为,

由已知得: 令y=1,则,z=-1,

∴;

则,所以 ,

由题意知二面角的平面角为钝角,

所以二面角的余弦值为

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