题目内容

(本小题满分12分)   

如图,已知,分别是正方形边、的中点,与交于点,、都垂直于平面,且, ,是线段上一动点.

(Ⅰ)求证:平面平面;

(Ⅱ)试确定点的位置,使得平面;

(Ⅲ)当是中点时,求二面角的余弦值.

 

【答案】

(Ⅰ)见解析;(Ⅱ);(Ⅲ).

【解析】(I)可以先证明平面,再证明即可.

(II)连接CM,若平面,平面平面,∴,从而可根据平行线分线段成比例定理,可确定点M的位置.

(III)不难找出二面角的平面角为,然后解三角形MON求角即可.

(Ⅰ)连结,∵平面,平面,∴,

又∵,,

∴平面,

又∵,分别是、的中点,∴,

∴平面,又平面,

∴平面平面;---------------------------------------4分

(Ⅱ)连结,

∵平面,平面平面,∴,

∴,故  ----------------------------6分

(Ⅲ)∵平面,平面,∴,

在等腰三角形中,点为的中点,∴,

∴为所求二面角的平面角, ---------------------------------8分

∵点是的中点,∴,

所以在矩形中,可求得,,,----------10分

在中,由余弦定理可求得,

∴二面角的余弦值为. ------------------------------12分

 

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