题目内容
【题目】在四棱锥
中,四边形
是矩形,平面
平面
,点
分别为
中点.
![]()
(1)求证:
平面
.
(2)若
.
①求二面角
的余弦值.
②求三棱锥
的体积.
【答案】(1)见解析;(2)①
,②![]()
【解析】
(1)取
中点
,连结
,可证
都与平面
平行,从而得面面平行,又得证线面平行;
(2)①证明
后,以以
为原点,
为
轴,
为
轴,过
作平面
的垂线为
轴,建立空间直角坐标系,写出各点坐标,求出平面
和平面
的法向量,由法向量夹角得二面角,②由以上证明可得
与平面
垂直,因此棱锥换底求体积,即
.
(1)证明:取
中点
,连结
,∵四边形
是矩形,点
分别为
中点.
∴
,![]()
平面
,
平面
,
∴
平面
,同理
平面
,
∵
,∴平面
平面
,
∵
平面
,∴
平面
.
![]()
(2)①解:∵![]()
,∴
,∴
,
∵四边形
是矩形,平面
平面
,
∴以
为原点,
为
轴,
为
轴,过
作平面
的垂线为
轴,建立空间直角坐标系,
则
,
,
设平面
的法向量
,则
,取
,得
,
设平面
的法向量
,则
,取
,得
,
设二面角
的平面角为
,则
.
∴二面角
的余弦值为
.
②解:∵
,∴
平面
,∴
到平面
的距离
,
,
∴三棱锥
的体积:
.
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