题目内容

【题目】如图①,在直角梯形ABCD中,∠ADC=90°,CD∥AB,AD=CD=AB=2.将△ADC沿AC折起,使平面ADC⊥平面ABC,得到几何体DABC,如图②所示.

(1)证明:平面ABD⊥平面BCD;

(2)求二面角DABC的余弦值.

【答案】(1)见解析(2)

【解析】试题分析:(1)利用面面垂直性质定理可得BC⊥平面ACD,所以AD⊥BC,又AD⊥CD,从而得到AD⊥平面BCD,显然平面ABD⊥平面BCD;

(2)以C为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系Cxyz,求出平面ABD与平面ABC的法向量,代入公式,即可求出二面角DABC的余弦值.

试题解析:

(1)证明:易知AC⊥BC,又平面ADC⊥平面ABC,

平面ADC∩平面ABC=AC,BC平面ABC,

∴BC⊥平面ACD,∴AD⊥BC.

又AD⊥CD,BC∩CD=C,∴AD⊥平面BCD,

∵AD平面ABD,

∴平面ABD⊥平面BCD.

(2)以C为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系Cxyz,则C(0,0,0),A(2,0,0),D(,0,),B(0,2,0),=(-,0,),=(-2,2,0).

设平面ABD的法向量m=(x,y,z).

则即

令x=1,得y=1,z=1,

所以平面ABD的一个法向量m=(1,1,1).

易知平面ABC的一个法向量n=(0,0,1),

∴cos〈m,n〉==,

由图知,二面角DABC为锐角,

∴二面角DABC的余弦值为.

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