题目内容

【题目】如图,在以为顶点的五面体中,面是边长为3的菱形.

(1)求证:;

(2)若,,,,,求二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析(2)

【解析】

(1)由已知条件中的菱形得到线线平行,利用线面平行的判定定理得到线面平行,再由线面平行的性质定理得到线线平行;

(2)建立空间直角坐标系,求出法向量的夹角,得出二面角的大小.

(1)因为是菱形,

所以,

又因为平面,

平面,

所以平面,

又因为平面,

平面平面,

所以.

(2)在中,

根据余弦定理,

因为,,,

所以,

则,

所以,

即.

因为,,

所以.

又因为,

平面,

所以平面.

设中点为,连结,,

因为是菱形,,

所以是等边三角形,

所以,

所以.

作于点,

则,

在中,,

所以.

如图,以为坐标原点,分别以,,为轴,轴,轴正方向,建立空间直角坐标系.

则,,,

,.

设平面的一个法向量为,

因为,

所以,

即,

取,解得,,

此时.

由图可知,平面的一个法向量为,

则,

因为二面角是锐角,所以二面角的余弦值是.

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