题目内容

【题目】如图,在直三棱柱中, , ,点分别为的中点.

(1)证明: 平面;

(2)若,求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2).

【解析】试题分析:(1)连接, ,点, 分别为, 的中点,可得为 △的一条中位线, ,由线面平行的判定定理可得结论;(2)先利用勾股定理证明,由题意以点 为坐标原点, 为轴, 为 轴, 为 轴建立空间直角坐标系,分别求出平面与平面的一个法向量,根据空间向量夹角余弦公式,可得结果;

试题解析:(1)证明:连接,,点,分别为, 的中点,所以为△的一条中位线, ,

平面, 平面,

所以平面.

(2)设,则,, ,

由,得,解得,

由题意以点为坐标原点,为轴,为轴,

为轴建立空间直角坐标系.

可得,,,,

故,, , ,

设为平面的一个法向量,则

,得,同理可得平面的一个法向量为,

设二面角的平面角为,

,

,

所以,二面角的余弦值为.

【方法点晴】本题主要考查线面平行的判定定理以及利用空间向量求二面角,属于难题.空间向量解答立体几何问题的一般步骤是:(1)观察图形,建立恰当的空间直角坐标系;(2)写出相应点的坐标,求出相应直线的方向向量;(3)设出相应平面的法向量,利用两直线垂直数量积为零列出方程组求出法向量;(4)将空间位置关系转化为向量关系;(5)根据定理结论求出相应的角和距离.

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