题目内容
【题目】如图,在四棱锥
中,底面
为菱形,
底面
,
,
,
为棱
的中点,
为棱
的动点.
![]()
(1)求证:
平面
;
(2)若二面角
的余弦值为
,求点
的位置.
【答案】(1)证明见解析;(2)点
为线段
的中点.
【解析】
(1)分析出
是等边三角形,由三线合一得出
,由
,由
,由
底面
,可得出
,然后利用直线与平面垂直的判定定理可得出
平面
;
(2)以点
为坐标原点,
、
、
所在直线分别为
、
、
轴建立空间直角坐标系
,设
,计算出平面
和平面
的法向量
、
,由
计算出实数
的值,即可确定点
的位置.
(1)如下图所示,由于四边形
是菱形,则
,
又
,
是等边三角形,
为
的中点,
,
,
.
底面
,
平面
,
,
,
、
平面
,
平面
;
(2)由(1)知,
,且
底面
,以点
为坐标原点,
、
、
所在直线分别为
、
、
轴建立空间直角坐标系
,
![]()
则点
、
、
、
,设
,
则
,
,
,
设平面
的一个法向量为
,
由
,即
,得
,
取
,则
,
,则平面
的一个法向量为
.
同理可得平面
的一个法向量为
,
由题意可得
,解得
.
因此,当点
为线段
的中点时,二面角
的余弦值为
.
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