题目内容
在如图所示的空间几何体中,平面
平面
,
与
是边长为
的等边三角形,
,
和平面
所成的角为
,且点
在平面
上的射影落在
的平分线上.
(1)求证:
平面
;
(2)求二面角
的余弦值.
解:(1)由题意知,
,
都是边长为2的等边三角形,取
中点
,连接
,则
,
,……………………2分
又∵平面
⊥平面
,∴
⊥平面
,作
⊥平面
,
那么
,根据题意,点
落在
上,
∴
,易求得
,…………4分
∴四边形
是平行四边形,∴
,∴
平面
…………6分
(2)解法一:作
,垂足为
,连接
,
∵
⊥平面
,∴
,又
,
∴
平面
,∴
,∴
就是二面角
的平面角.…………9分
中,
,
,
.
∴
.即二面角
的余弦值为
.………12分
解法二:建立如图所示的空间直角坐标系
,可知平面
的一个法向量为![]()
设平面
的一个法向量为![]()
则,
可求得
.………………9分![]()
所以
,
又由图知,所求二面角的平面角是锐角,所以二面角
的余弦值为
.……12分
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