题目内容

【题目】如图,已知是上、下底边长为2和6,高为的等腰梯形,将它沿对称轴折叠,使二面角为直二面角.

(1)证明:;

(2)求二面角的余弦值.

【答案】(1)详见解析;(2).

【解析】试题分析:(1)可以以点为原点, 为轴建立空间直角坐标系,证明,或是证明平面,即证明,(2)向量法是分别求两个平面和的法向量,求法向量夹角的余弦值.

试题解析:解法一:(1)证明由题设知,,所以是所折成的直二面角的平面角,即.

故可以为原点,、、所在直线分别为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,

如图,则相关各点的坐标是,,,,

从而,,.

所以.

(2)因为,所以.

由(1),所以平面,是平面的一个法向量,

设是平面的一个法向量,

由取,得.

设二面角的大小为,由、的方向可知,所以即二面角的余弦值是.

解法二:(1)证明:有题设知,,

所以是所折成的直二面角的平面角,

即.从而平面,

是在面内的射影.

因为,,

所以,,从而,平面.

可得.

(2)由(1),,知平面,

设,过点作于,连接,则是在平面内的射影,由平面可得.

所以是二面角的平面角,

由题设知,,,

所以,,

从而,又,

所以,即二面角的余弦值.

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