题目内容
(本小题满分14分)
如图,
是圆
的直径,点
在圆
上,
,
交
于点
,
平面
,
,
.
(1)证明:
;
(2)求平面
与平面
所成的锐二面角的余弦值.
解:(法一)(1)
平面![]()
平面
,
.……………1分
又![]()
,
平面![]()
而
平面![]()
. ………………………………………3分
是圆
的直径,
.
又![]()
,
![]()
.
平面![]()
,
,
平面
.
![]()
与
都是等腰直角三角形.
.
,即
(也可由勾股定理证得).………………………………5分
,
平面
.
而
平面
,
![]()
. ………………………………………………………………………………6分
(2)延长
交
于
,连
,过
作
,连结
.
由(1)知
平面
,
平面
,
.
而
,
平面
.
平面
,
,
为平面
与平面
所成的
二面角的平面角. ……………………8分
在
中,![]()
,
,
.
由
,得
.
.
又
,
,则
. ………………………………11分
是等腰直角三角形,
.
平面
与平面
所成的锐二面角的余弦值为
. ………………………12分
(法二)(1)同法一,得
. ………………………3分
如图,以
为坐标原点,垂直于
、
、
所在的直线为
轴建立空间直角坐标系.
由已知条件得
,
. ………4分
由
,
得
,
. ……………6分
(2)由(1)知
.
设平面
的法向量为
,
由
得
,
令
得
,
, …………………………9分
由已知
平面
,所以取面
的法向量为
,
设平面
与平面
所成的锐二面角为
,
则
, …………………………11分
平面
与平面
所成的锐二面角的余弦值为
. ……………………12分
【说明】本题主要考察空间点、线、面位置关系,二面角等基础知识,考查应用向量知识解决数学问题的能力,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力.
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