题目内容

【题目】如图,四棱台中,底面是菱形,底面,且,,是棱的中点.

(1)求证:;

(2)求二面角的余弦值.

【答案】(1)详见解析;(2).

【解析】

(1)推导出⊥BD.BD⊥AC.从而BD⊥平面AC,由此能证明.

(2)如图,设AC交BD于点O,以O为原点,OA、OB、OA1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系.利用向量法能求出二面角E﹣﹣C的余弦值.

证明:(1)因为⊥底面ABCD,所以⊥BD.

因为底面ABCD是菱形,所以BD⊥AC.

又AC∩CC1=C,所以BD⊥平面A.

又由四棱台ABCD﹣知,,A,C,四点共面.

所以BD⊥.

(2)如图,设AC交BD于点O,依题意,∥OC且=OC,

所以O∥C,且O=C.所以O⊥底面ABCD.

以O为原点,OA、OB、OA1所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系.

则,

由,得B1().

因为E是棱BB1的中点,所以E(),所以(),(﹣2,0,0).

设(x,y,z)为平面的法向量,

则,取z=3,得(0,4,3),

平面的法向量(0,1,0),

又由图可知,二面角E﹣A1C1﹣C为锐二面角,

设二面角E﹣A1C1﹣C的平面角为θ,

则cosθ,

所以二面角E﹣A1C1﹣C的余弦值为.

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