题目内容

【题目】如图.四棱柱的底面是直角梯形,,,,四边形和均为正方形.

(1)证明;平面平面ABCD;

(2)求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

(1)证明平面ABCD,再利用面面垂直判定定理证明

(2)由(1)知,AB,AD两两互相垂直,故以A为坐标原点,AB,AD,所在直线分别为x,y,z轴建系,求出两个半平面的法向量,再利用二面角的向量公式求解即可

(1)证明:因为四边形和均为正方形,所以,.

又,所以平面ABCD.

因为平面,所以平面平面ABCD.

(2)(法—)由(1)知,AB,AD两两互相垂直,故以A为坐标原点,AB,AD,所在直线分别为x,y,z轴建立如图所示的空间直角坐标系,则,,,,

则,.

设为平面的法向量,则

令,则,,所以.

又因为平面ABCD,所以为平面ABCD的一个法向量.

所以.

因为二面角是锐角.所以二面角的余弦值为.

(法二)过B作于H,连接.

由(1)知平面ABCD,则,

而,所以平面

所以

从而为二面角的平面角.

由等面积法,可得,即.

所以,

故.

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