题目内容

【题目】如图,四棱锥的底面是平行四边形,侧面是边长为2的正三角形, , .

(Ⅰ)求证:平面平面;

(Ⅱ)设是棱上的点,当平面时,求二面角的余弦值.

【答案】(Ⅰ)见解析; (Ⅱ).

【解析】试题分析:(Ⅰ)要证平面平面,只需证平面即可.

(Ⅱ)分别以、、所在直线为轴、轴、轴建立空间直角坐标系如图,求平面的一个法向量和平面的一个法向量求解即可.

试题解析:

(Ⅰ)取的中点,连接, ,

因为是边长为2的正三角形,所以, ,①

又,所以,且,

于是,从而,②

由①②得平面,而平面,所以平面平面.

(Ⅱ)连结,设,则为的中点,连结,当平面时, ,所以是的中点.

由(Ⅰ)知, 、、两两垂直,分别以、、所在直线为轴、轴、轴建立空间直角坐标系如图,则、、、,

由、坐标得,从而, ,

设是平面的一个法向量,则由得,

取,得,易知平面的一个法向量是,

所以 ,

由图可知,二面角的平面角为钝角,故所求余弦值为.

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