题目内容

【题目】在如图所示的几何体中,四边形是正方形,平面,、分别是线段、的中点,.

(1)证明:平面;

(2)设点是线段的中点,求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2).

【解析】

(1)取的中点,连接、,证明出四边形为平行四边形,可得出,然后利用直线与平面平行的判定定理可证明出平面;

(2)以点为坐标原点,分别以、、所在直线为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,计算出平面和平面的法向量,然后利用空间向量法可求出二面角的余弦值.

(1)取的中点为,连接、,如图:

四边形为正方形,、、分别是线段、、的中点,

且,且,,

四边形为平行四边形,,

平面,平面,平面;

(2)平面,四边形是正方形,、、两两垂直,

以点为坐标原点,分别以、、所在直线为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,则、、、,

,,,

设平面的法向量为,则,

取,则,,则平面的一个法向量为,

设平面的法向量为,则,

取,则,,则平面的一个法向量为.

,

由图形可知,二面角为锐角,其余弦值为.

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