题目内容

【题目】如图,已知四棱锥, 平面,底面中, , ,且, 为的中点.

(1)求证:平面平面;

(2)问在棱上是否存在点,使平面,若存在,请求出二面角的余弦值;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】试题分析:(1)要证平面平面,即证平面,即证:

(2) 存在点使平面,在内,过做垂足为,易知为二面角的平面角,从而得到结果.

试题解析:

方法一:(1)证明:∵平面, 平面,

∴. ∵为的中点,且梯形中, ,

∴

∵平面, 平面,且

∴平面.

平面, ∴平面⊥平面

(2)存在点使平面,在内,过做垂足为

由(1)平面, 平面, ,

, 平面

又平面, 平面 知 ,

∵平面平面

∴为二面角的平面角.

在中, , ,

,

故二面角的余弦值为.

方法二:

∴以为原点,射线, , 分别为, , 轴的正半轴,建立空间直角坐标系如图

,

, , , , , ,

为的中点,∴,

(1)

∴,

平面, 平面,且

∴平面.

平面, ∴平面⊥平面

(2)存在点使平面,在内,过做垂足为

由(1)平面, 平面, ,

, 平面

设平面的一个法向量为,

则,

,

取.

平面

是平面的一个法向量.

由图形知二面角的平面角是锐角,

故

所以二面角余弦值为

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