题目内容

【题目】如图,在三棱柱中,,,,在底面的射影为的中点,是的中点.

(1)证明:平面;

(2)求二面角的平面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2).

【解析】

试题分析:(1)设为的中点,连接,依题意有,,故平面.根据分析有,故平面;(2)以的中点为原点,分别以射线为轴的正半轴,建立空间直角坐标系,利用向量法求得余弦值为.

试题解析:

(1)设为的中点,连接.由题意得:平面,所以.

因为,所以,,故平面.

由分别为的中点,得且,

从而且,所以为平行四边形,故,

又因为平面,所以平面.

(2)方法一:作,且,连结.

由,,得,

由,,得与全等.

由,得,因此为二面角的平面角.

由,,,得,,

由余弦定理得.

方法二:

以的中点为原点,分别以射线为轴的正半轴,建立空间直角坐标系,如图所示,

由题意知各点坐标如下:

,

因此,,,

设平面的法向量为,平面的法向量为,

由,即,可取.

由,即,可取,

于是.

由题意可知,所求二面角的平面角是钝角,故二面角的平面角的余弦值为.

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