题目内容
如图1,在直角梯形
中,
,
把△
沿对角线
折起后如图2所示(点
记为点
),
点
在平面
上的正投影
落在线段
上, 连接
.
(1) 求直线
与平面
所成的角的大小;
(2) 求二面角
的大小的余弦值.
![]()
![]()
图1 图2
(1) 解:在图4中,
∵![]()
∴
,
,
.
∵
,
∴△
为等边三角形.
∴
.
…2分
在图5中,
∵点
为点
在平面
上的正投影,
∴
平面
.
∵
平面
,
∴![]()
.
∵
,
∴
.
∵
平面
,
平面
,
∴
平面
.
∴
为直线
与平面
所成的角. …4分
在Rt△
中,
,
∴
.
∵
,
∴
.
∴直线
与平面
所成的角为
.
…6分
(2) 解:取
的中点
, 连接
,
.
∵
,
∴
.
∵
平面
,
平面
,
∴
.
∵
平面
,
平面
,
∴
平面
.
∵
平面
,
∴
.
∴
为二面角
的平面角. …8分
在Rt△
中,
,
∴![]()
![]()
,
.
在Rt△
中,
.
在Rt△
中,
.
∴二面角
的大小的余弦值为
.
…12分
方法二:
解:在图4中,
∵![]()
∴
,
,
.
∵
,
∴△
为等边三角形.
∴
.
…2分
在图5中,
∵点
为点
在平面
上的射影,
图4
∴
平面
.
∵
平面
,
∴![]()
.
∵
,
∴
.
∵
平面
,
平面
,
∴
平面
.
…4分
连接
,
在Rt△
和Rt△
中,
,
∴Rt△![]()
Rt△
.
∴
.
∴
.
∴
.
在Rt△
中,
.
∴
.
在Rt△
中,![]()
.
…6分
以点
为原点,
所在直线为
轴,与
平行的直线为
轴,
所在直线为
轴,建立空
间直角坐标系
,则
,
,
,
,
.
∴
,
,
,
.
(1)∵![]()
,
∴
.
∴ 直线
与平面
所成的角为
.
…9分
(2) 设平面
的法向量为n
,
由
得![]()
令
,
得
,
.
∴n
为平面
的一个法向量.
∵
为平面
的一个法向量,
∴![]()
![]()
![]()
.
∵二面角
的平面角为锐角,
∴二面角
的平面角的余弦值为
.
…12分