题目内容
【题目】如图,在四棱锥
中,
,
平分
,
平面
,
,点
在
上,
.
![]()
(1)求证:
平面
;
(2)若
,
,求二面角
的余弦值.
【答案】(1)见解析.
(2)
.
【解析】
(1)先根据
平面
得
,再根据已知
,得
平面
,即得
,另一方面根据计算得
,最后根据线面垂直判定定理得结论,(2)根据题意建立空间直角坐标系,设立各点坐标,根据方程组解得平面
的一个法向量,利用向量数量积求法向量夹角,最后根据二面角与向量夹角关系求结果.
(1)证明:因为
平面
,所以
,
又因为
,
,所以
平面![]()
所以![]()
作
交
于点
,则
平面
,
在
中,
,
,设![]()
则![]()
易证![]()
因为
,则![]()
![]()
![]()
所以
,即
,
所以
平面
.
(2)如图所示,以
为坐标原点,分别以
的方向为
轴,
轴正方向,建立空间直角坐标系
因为垂直平分
,所以
为直角三角形
的斜边上的中线
所以![]()
因为
,
,由
,得![]()
![]()
,
![]()
设平面
的一个法向量为
,
则
即
得
,取
,则
,![]()
由(1)可知
为平面
的一个法向量,
所以![]()
由图可知,所求二面角为锐角
所以所求二面角的余弦值为
.
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