题目内容
【题目】如图,已知四棱锥
,底面
为菱形,
,
,
平面
,
分别是
的中点。
![]()
(1)证明:
;
(2)若
为
上的动点,
与平面
所成最大角的正切值为
,求二面角
的余弦值。
【答案】(1)见解析;(2)![]()
【解析】
(1)证明
,利用
平面
即可证得
,问题得证。
(2)过点
作
于点
,过点
作
于点
,连接
.当
与
垂直时,
与平面
所成最大角,利用该最大角的正切值为
即可求得
,证明
就是二面角
的一个平面角,解
即可。
(1)因为底面
为菱形, ![]()
所以
为等边三角形,又
为
中点
所以
,又![]()
所以![]()
因为
平面
,
平面![]()
所以
,又![]()
所以
平面![]()
(2)过点
作
于点
,过点
作
于点
,连接![]()
![]()
当
与
垂直时,
与平面
所成最大角.
由(1)得,此时
.所以
就是
与平面
所成的角.
在
中,由题意可得:
,又![]()
所以
.
设
,在
中由等面积法得:![]()
解得:
,所以![]()
因为
平面
,
平面![]()
所以平面
平面
,
又平面
平面
,
,
平面![]()
所以
平面
,又
平面![]()
所以
,又
,![]()
所以
平面
,
所以![]()
所以
就是二面角
的一个平面角
因为
为
的中点,且![]()
所以
,又![]()
所以![]()
在
中,求得:
,
,
由
可得:
,即:
,解得:![]()
所以![]()
所以![]()
所以二面角
的余弦值为![]()
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