题目内容

(本小题满分12分)

在如图所示的几何体中,平面,∥,是的中点,,,.

(1)证明 平面;

(2)求二面角的余弦值的大小;

解法一(1)取的中点,连结、.

因为∥,∥,所以∥.

又因为,,所以.

所以四边形是平行四边形,∥.     ……………分

在等腰中,是的中点,所以.

因为平面,平面,所以.

而,所以平面.

又因为∥,所以平面.      ……………分

(2)因为平面,平面,所以平面平面.

过点作于,则平面,所以.

过点作于,连结,则平面,所以.

所以是二面角的平面角. ……………分

在中,.

因为,所以是等边三角形.又,所以

 ,.

在中,.

所以二面角的余弦值是.  ……………分

解法二  (1)因为平面,∥,所以平面.

故以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则

相关各点的坐标分别是,,,

,,.         ……分   

所以,,.

因为,,

所以,.而,所以平面.        ……………分

(2)由(Ⅰ)知,,,.

设是平面的一个法向量,由 得

即.取,则.

设是平面的一个法向量,由 得

即.取,,则.

       ……………分

∵二面角为锐二面角,设二面角的大小为,则

.

故二面角的余弦值是.       ……………分

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