题目内容
【题目】在直三棱柱
中,
,
,D为线段AC的中点.
![]()
(1)求证:
:
(2)求直线
与平面
所成角的余弦值;
(3)求二面角
的余弦值.
【答案】(1)见解析;(2)
;(3)![]()
【解析】
(1)由直三棱柱的定义可得
,再根据等腰三角形性质可得
,再由线面垂直的判定可得
平面
,即可证明
.
(2)取线段
的中点为
,分别取
作为
轴,
轴,
轴,建立空间直角坐标系,写出各个点的坐标,利用向量数量积运算求得平面BC1D的法向量,即可由线面夹角的求法求得直线
与平面
所成角的余弦值.
(3)由平面BC1D的法向量和平面
的法向量,即可利用法向量法求得二面角
的余弦值.
(1)证明:由直三棱柱
,可得
底面
,
∴
.
∵
,D为线段
的中点.
∴
,又
,
∴
平面
,
∴
.
(2)取线段
的中点为
,分别取
作为
轴,
轴,
轴,建立空间直角坐标系,如下图所示:
![]()
,
,
,
,
设平面BC1D的法向量为
,
则
,代入可得
,令
可得![]()
即
.
∴直线
与平面
所成角的余弦值
|
|.
(3)
,
,
.
设平面
的法向量为
,
则
,代入可得
,令
,解得![]()
即
.
∴
.
由图可知,二面角
为锐二面角
∴二面角
的余弦值为
.
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