题目内容

【题目】如图,三棱锥中,平面平面,,,点,分别是棱,的中点,点是的重心.

(1)证明:平面;

(2)若与平面所成的角为,求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

(1)根据三角形重心性质可得,根据三角形中位线性质得,再根据线面平行判定定理得平面,平面,最后根据面面平行判定定理以及性质得结果;

(2)先根据面面垂直性质定理得平面,确定与平面所成的角,再根据条件建立空间直角坐标系,求出各点坐标,利用向量数量积得各面法向量,最后根据向量夹角公式得法向量夹角,即得二面角所成角.

(1)连接,连接并延长交于点,则点为的中点,

从而点,,分别是棱,,的中点,

∴,.

又,平面,,平面,

∴平面,平面.

又,平面,,

∴平面平面,

又平面,

∴平面.

(2)连接,∵,是的中点,∴,

∵平面平面,平面平面,

平面,平面.

连接并延长交于点,则为的中点,

连接,则,∴平面.

∴为与平面所成的角,即.

在中,设,则,,∴,.

∴,,,

∴,即,

如图建立空间直角坐标系,

则,,.

∴,,

设平面的一个法向量为,

则,可取,

又平面的一个法向量为,

则,

所以二面角的余弦值为.

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