题目内容

【题目】如图,在五面体中,四边形为矩形, 为等边三角形,且平面平面, .

(1)证明:平面平面;

(2)若,求二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】试题分析:

(1)取DE中点G,于是AG⊥DE,由面面垂直的性质定理可得AG⊥面CDEF,则AG⊥DC,又CD⊥AD,由线面垂直的判断定理可得CD⊥面ADE,即面ADE⊥面ABCD.

(2)取AD中点O,以O为坐标原点,OA、OE为x、z轴建系.由题意可得:平面FBC的法向量为,平面BCD的法向量为,则二面角F-BC-D的余弦值为.

试题解析:

(1)证明:取DE中点G,于是AG⊥DE,

又面ADE⊥面CDEF,且面ADE∩面CDEF=DE,所以AG⊥面CDEF,

则AG⊥DC,又CD⊥AD,所以CD⊥面ADE,

即面ADE⊥面ABCD.

(2)解:取AD中点O,于是EO⊥面ABCD,所以,如图:

以O为坐标原点,OA、OE为x、z轴建系.设OA长度为1,

于是点坐标为: ,

因为CD∥AB,所以AB∥平面CDEF,又平面ABEF∩平面CDEF=EF,则EF∥AB;

所以设,所以点.

那么,由于BF⊥DF,

所以,解得.于是,

进而面FBC的法向量为,

又面BCD的法向量为,记二面角F-BC-D为,所以

,又因为是锐角,所以二面角F-BC-D的余弦值为.

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