题目内容

如图,四棱锥中,底面是直角梯形,平面分别为的中点,

1)求证:

2)求二面角的余弦值.

 

【答案】

1)证明过程详见解析;(2

【解析】

试题分析:本题主要考查线面位置关系的证明、二面角等基础知识,同时考查空间想象能力和计算能力.第一问,法一:利用EFPCOC中点,得,由于平面,所以,利用面面垂直的判定得平面平面因为PO为等腰三角形底边上的高,所以,由于AD是面ABCD与面PAD的交线,所以平面又因为,所以平面所以EF垂直面内的线AB,在中根据已知的边长可知,所以利用线面垂直的判定得平面从而得;第二问,作出辅助线HEAE,利用线面垂直平面ABCD,先得到面面垂直平面平面平面POC,所以AH垂直面内的线PC,在等腰三角形APC中,,利用线面垂直得平面AHE,则,得出为二面角的平面角,在三角形内解出的正弦值,再求;法二:第一问,要证明,只需证明,根据已知条件找出垂直关系,建立空间直角坐标系,根据边长写出各个点坐标,计算出向量的坐标,再计算数量积;第二问,利用第一问建立的空间直角坐标系,先计算出平面PAC和平面POC的法向量,利用夹角公式直接求夹角的余弦值.

试题解析:解法一:(1)设,连接,

分别是的中点,则…1

已知平面平面,所以平面平面

的中点,则

而平面平面

所以平面

所以平面

平面,所以3

中,

,所以平面

平面,所以. 6

2)在平面内过点的延长线于,连接

因为平面所以平面平面

平面平面所以平面

平面,所以

中,中点,故

所以平面,则

所以是二面角的平面角 10

,则

所以二面角的余弦值为 12

解法二:

因为平面平面,所以平面平面

的中点,则,且平面平面

所以平面 2

如图,以O为原点,以分别为轴、轴、轴的正方向建立空间直角坐标系.

4

,所以 6

2

设平面的法向量为

,得 8

所以平面的法向量10

所以二面角的余弦值为 12

考点:1.线面垂直的判定;2.面面垂直的判定;3.二面角的求法;4.向量法.

 

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