题目内容

(本小题满分12分)如图,四棱锥的底面为菱形,平面,,分别为的中点,.

(Ⅰ)求证:平面平面.

(Ⅱ)求平面与平面所成的锐二面角的余弦值.

 

【答案】

(Ⅰ)∵四边形是菱形,

∴.

在中,,,

∴.

∴,即.

又,    ∴.…………………2分

∵平面,平面,

∴.又∵,

∴平面,………………………………………4分

又∵平面,

平面平面.   ………………………………6分

(Ⅱ)解法一:由(1)知平面,而平面,

∴平面平面  ………………………6分

∵平面,∴.

由(Ⅰ)知,又

∴平面,又平面,

∴平面平面.…………………………8分

∴平面是平面与平面的公垂面.

所以,就是平面与平面所成的锐二面角的平面角.……9分

在中,,即.……………10分

又,

∴.

所以,平面与平面所成的锐二面角的余弦值为.…………12分

理(Ⅱ)解法二:以为原点,、分别为轴、轴的正方向,建立空间直角坐标系,如图所示.因为,,所以,

、、、,…………6分

则,,.………7分

由(Ⅰ)知平面,

故平面的一个法向量为.……………………8分

设平面的一个法向量为,

则 ,即,令,

则.     …………………10分

∴.

所以,平面与平面所成的锐二面角的余弦值为.……………12分

【解析】(Ⅰ)要证平面平面,只要证平面,即证,;(Ⅱ)传统法找出平面角,建立空间直角坐标系计算平面的法向量,计算角。

 

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