题目内容

【题目】如图所示,四面体中,是正三角形,是直角三角形,是的中点,且.

(1)求证:平面;

(2)过的平面交于点,若平面把四面体分成体积相等的两部分,求二面角的余弦值.

【答案】(1)见证明;(2)

【解析】

(1)首先利用三角形全等得到,推导出,利用勾股定理得到,由此能证明平面;(2)以为坐标原点,为轴正方向,为轴正方向,为轴正方向,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角的余弦值.

(1)如图所示,

因为为等边三角形,所以,

由,得,所以,

即为等腰直角三角形,从而为直角,

又为底边中点,所以.

令,则,易得,

所以,从而,

又为平面内两相交直线,

所以平面.

(2)由题意可知,即到平面的距离相等,

所以点为的中点,

以为坐标原点,为轴正方向,为轴正方向,为轴正方向,建立空间直角坐标系.

设,则,

易得.

设平面的法向量为,平面的法向量为,则

,取;,取,

设二面角的大小为,易知为锐角,

则,

所以二面角的余弦值为.

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