题目内容
如图,已知四棱锥
中,侧棱
平面
,
底面
是平行四边形,
,
,
,
分别是
的中点.
(1)求证:
平面
;
(2)当
时,求二面角
的大小.
【答案】
解:
(1)证明:∵
平面
,
∴
的射影是
,
的射影是
,
∵![]()
∴![]()
∴
,且
,
∴
是直角三角形,且
,……………………………3分
∴
,
∵
平面
,
∴
,
且
,
∴
平面
…………………………………………………6分
(2)解法1:由(1)∵
平面
,
∴
,又
,
故在
中,
,
∴
,
,
从而
又在
中,
,
∴在等腰三角形
,分别取
中点
和
中点
,连接
,
和
,
∴中位线
,且
平面
,
∴
平面
,
在
中,中线
,由三垂线定理知,
,
为二面角
的平面角,
在
中,
,
,
,
,
∴二面角
的大小为
.
解法2:
由(Ⅰ)知, 以点
为坐标原点,以
、
、![]()
所在的直线分别为
轴、
轴、
轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
设
,∵在
中,
,∴
,
则
,
,
,
,
,
,
,
则
,
,
设平面
的一个法向量为
,
则由
.
又
是平面
的一个法向量,
设二面角
的平面角为
,则
,∴
∴![]()
∴二面角
的大小为
.…………………….…….……12分
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