题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,,,,,,.过直线的平面分别交棱,于E,F两点.

(1)求证:;

(2)若直线与平面所成角为,且,,求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

(1)由线面平行的性质可得,取中点G,连接,则为平行四边形,由平面几何知识即,由线面平行的判定可得平面,再由线面垂直的性质即可得证;

(2)由题意,E、F分别为、的中点,建立空间直角坐标系,求出各点坐标后,进而可得平面的一个法向量为、平面的一个法向量,由即可得解.

(1)证明:∵,平面,∴平面,

又面面,∴,

取中点G,连接,如图:

则为平行四边形,

∴,又,,故,

∴,∴,

又,,∴平面,

∴平面,

又平面,∴;

(2)由(1)知平面,∴即为直线与平面所成角,

∴,∴,解得,

又,∴E,F分别为,的中点,

取中点O,连接,则,,

由平面可得,,故平面,

以O为原点,,,分别为轴的正方向建立空间直角坐标系,如图:

则,,,,,

故,,,

设平面的一个法向量为,

则,令得,

显然是平面的一个法向量,

∴,

由题知二面角的余弦值为.

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