题目内容

【题目】如图,四棱锥中, 底面,底面是直角梯形, , , , ,点在上,且.

(Ⅰ)已知点在上,且,求证:平面平面;

(Ⅱ)当二面角的余弦值为多少时,直线与平面所成的角为?

【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)当二面角的余弦值为时,直线与平面所成的角为.

【解析】试题分析:(Ⅰ)现根据已知,结合平面几何知识证明,进而可证四边形是平行四边形,则,从而,利用底面,结合线面垂直、面面垂直的判定定理可得结果;(Ⅱ)以为坐标原点建立如图所示的空间直角坐标系,∵是平面的一个法向量,

再求出平面的一个法向量,利用空间向量夹角余弦公式可得结果.

试题解析:(Ⅰ)∵, ,∴,

∵底面是直角梯形, , ,

∴,即,

∴,

∵, ,∴,

∴四边形是平行四边形,则,

∴,

∵底面,∴,

∵,

∴平面,∵平面,

∴平面平面.

(Ⅱ)解:∵, ,∴平面,则为直线与平面所成的角,

若与平面所成夹角为,则,即,

取的中点为,连接,则,以为坐标原点建立如图所示的空间直角坐标系,

则, , , ,

∴, ,

设平面的法向量,则即

令,则, ,∴,

∵是平面的一个法向量,

∴,

即当二面角的余弦值为时,直线与平面所成的角为.

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