题目内容
【题目】如图,在三棱柱
中,
,
,
,
分别是线段
上的点,且
,
平面
,侧面
底面
.
![]()
(1)求证:
平面
;
(2)求二面角
的平面角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2)
.
【解析】
试题分析:本题要证明线面平行以及求二面角,考虑到条件
,侧面
底面
.
,因此取
中点
,有
,这样取
中点
后,易知
两两垂直,因此以它们为坐标轴建立空间直角坐标系,写出各点坐标,(1)只要求得平面
的法向量
,然后证明
与法向量
垂直(数量积为0)即可证明线面平行;(2)再求得
的法向量
,由法向量
夹角的余弦值可得二面角的余弦值(注意判断二面角是锐角还是钝角,本题是钝角).
试题解析:设
为
中点,
为
中点,以
为坐标原点,
为
轴建立空间直角坐标系,则![]()
![]()
设
,即
,从而![]()
显然
,
,
,则要使
平面
,则
且
,
即
,故
,从而点
的坐标为
,即
为
中点.
(1)设平面
的法向量
,由于
,
,
由于
,则
,从而
,
取![]()
由于
,从而
,从而
,
又
平面
,从而
平面![]()
(2)设平面
的法向量
,由于
,![]()
由于
,则
,从而
,
取![]()
又平面
的法向量![]()
设二面角
的平面角的大小为![]()
则![]()
综上所述,二面角
的余弦值为
.
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