题目内容
【题目】在三棱柱
中,
,侧面
底面
,D是棱
的中点.
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(1)求证:平面
平面
;
(2)若
,求二面角
的余弦值.
【答案】(1)详见解析;(2)
.
【解析】
(1)取
的中点
,连接
与
交于点
,连接
,根据题意可证四边形
是平行四边形,即
.根据侧面
底面
,可得
平面
,根据面面垂直的判定定理,即可得证。
(2)分别以
分别为
轴正方向建系,求出各点坐标及平面
和平面
的法向量,利用面面角的公式求解即可。
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解:(1)取
的中点
,连接
与
交于点
,连接
.
则
为
的中点,
因为三棱柱
,
所以
,且
,
所以四边形
是平行四边形.
又
是棱
的中点,所以
.
因为侧面
底面
,且
,
所以
平面![]()
所以
平面![]()
又
平面
,
所以平面
平面![]()
(2)连接
,因为
,所以
是等边三角形,故
底面
。
设
,可得
,
分别以
分别为
轴正方向建立空间直角坐标系,
则![]()
![]()
设平面
的一个法向量为![]()
则![]()
所以
,取![]()
所以![]()
又平面
的一个法向量为![]()
故![]()
因为二面角
为钝角,所以其余弦值为
.
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