题目内容
【题目】如图,菱形
与等边
所在平面互相垂直,
,
,
分别是线段
,
的中点.
![]()
(Ⅰ)求证:
平面
;
(Ⅱ)求二面角
的余弦值.
【答案】(Ⅰ)证明见详解;(Ⅱ)
.
【解析】
(Ⅰ)如图,取线段
的中点
,连接
,根据题意证明四边形
为平行四边形,然后根据线面平行的判定定理进行判定即可;
(Ⅱ)如图,在等边
中,取线段
中点
,连接
,以
所在直线为
轴,过点
作
的平行线为
轴,
所在直线为
轴建立如图坐标系.然后分别找到平面
和平面
的一个法向量,根据法向量求二面角的余弦值即可.
(Ⅰ)如图,取线段
的中点
,连接
,
是线段
的中点,
![]()
则
且
.
在菱形
中
为线段
中点,则
且
,
则
且
,故四边形
为平行四边形,
所以
.
又因为
平面
,
平面
,所以
平面
.
(Ⅱ)如图,在等边
中,取线段
中点
,连接
,则
,
![]()
因为平面
平面
,且平面
平面
,
所以
平面
,
以
所在直线为
轴,过点
作
的平行线为
轴,
所在直线为
轴建立如图坐标系.
设
,则
,
,
,
所以
,
,
设平面
的法向量为
,则
,
令
,得平面
的一个法向量为
,
由题知平面
的一个法向量为
,
,
所以二面
的余弦值为
.
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