题目内容
(本小题满分14分)如图,在边长为
的菱形
中,
,点
,
分别是边
,
的中点,
,沿
将△
翻折到△
,连接
,得到如图的五棱锥
,且
.
![]()
(1)求证:
平面
;
(2)求二面角
的正切值.
(1)证明见解析;(2)
.
【解析】
试题分析:(1)由
,
,可证
平面
,进而可证
平面
;(2)先建立空间直角坐标系,再计算平面
和平面
的法向量,进而可算出二面角
的平面角的余弦值,利用同角三角函数的基本关系,即可得二面角
的平面角的正弦值.
试题解析:(1)证明:∵点
,
分别是边
,
的中点,
∴
∥
. 1分
∵菱形
的对角线互相垂直,
∴
.
∴
.
∴
,
. 2分
∵
平面
,
平面
,
,
∴
平面
. 3分
∴
平面
. 4分
![]()
(2)解法1:设
,连接
,
∵
,
∴△
为等边三角形.
∴
,
,
,
. 5分
在R t△
中,
,
在△
中,
,
∴
. 6分
∵
,
,
平面
,
平面
,
∴
平面
. 7分
过
作
,垂足为
,连接
,
由(1)知
平面
,且
平面
,
∴
.
∵
,
平面
,
平面
,
∴
平面
. 8分
∵
平面
,
∴![]()
. 9分
∴
为二面角
的平面角. 10分
在Rt△
中,
,
在Rt△
和Rt△
中,
,
∴Rt△
~Rt△
. 11分
∴
.
∴
. 12分
在Rt△
中,
. 13分
∴二面角
的正切值为
. 14分
解法2:设
,连接
,
∵
,
∴△
为等边三角形.
∴
,
,
,
. 5分
在R t△
中,
,
在△
中,
,
∴
. 6分
∵
,
,
平面
,
平面
,
∴
平面
. 7分
![]()
以
为原点,
所在直线为
轴,
所在直线为
轴,
所在直线为
轴,建立空间直角坐标系
,则
,
,
,
. 8分
∴
,
.
设平面
的法向量为![]()
,
由![]()
,![]()
,得
9分
令
,得
,
.
∴平面
的一个法向量为![]()
. 10分
由(1)知平面
的一个法向量为
, 11分
设二面角
的平面角为
,
则![]()
![]()
![]()
. 12分
∴
,
. 13分
∴二面角
的正切值为
. 14分
考点:1、线面垂直;2、二面角;3、空间向量及坐标运算;4、同角三角函数的基本关系.
考点分析: 考点1:点、线、面之间的位置关系 考点2:异面直线所成的角 考点3:线面所成的角 试题属性- 题型:
- 难度:
- 考核:
- 年级: