题目内容
【题目】如图,在三棱锥
中,
是边长为2的正三角形,
是等腰直角三角形,
.
![]()
(I)证明:平面
平面ABC;
(II)点E在BD上,若平面ACE把三棱锥
分成体积相等的两部分,求二面角
的余弦值.
【答案】(I)证明见解析;(II)![]()
【解析】
(I)取AC的中点O,连接OD,OB,推导出
,
,从而
为二面角
的平面角,由此即可证明平面
平面ABC;
(II)以O为坐标原点,OA、OB、OD分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,利用向量法求面面角即可.
(I)取AC的中点O,连接OD,OB,
由题设可知,
是等腰直角三角形,且
,从而
.
所以
,
又由于
是正三角形,故
.
所以
为二面角
的平面角.
在
中,
.
又
,而
,
所以
.
故
,所以平面
平面ABC.
(II)由题设及(I)知,OA,OB,OD两两垂直,
以O为坐标原点, OA、OB、OD分别为x、y、z轴建立如图所示的空间直角坐标系
.
![]()
则
.
由题设知,三棱维
的体积为三棱锥
的体积的
.
从而E到平面ABC的距离为D到平面ABC的距离的
,即E为DB的中点,得
.
故
.
设
是平面ACE的法向量,则
,即
,
令
,得
,故
.
设
是平面DCE的法问量,
则
,即
,
令
,得
,
,
故
.
则
,
所以二面角
的余弦值为
.
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