题目内容

【题目】如图,在四棱锥中, 是正三角形, 是等腰三角形, , .

(1)求证: ;

(2)若, ,平面平面,直线与平面所成的角为45°,求二面角的余弦值.

【答案】(1)见解析;(2).

【解析】试题分析:(1)取BD中点O,连结CO,EO,推导出CO⊥BD,EO⊥BD,由此能证明BE=DE.

(2)以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OE为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角B﹣AE﹣D的余弦值.

试题解析:

证明:(1)取BD中点O,连结CO,EO,

∵△BCD是等腰三角形,∠BCD=120°,∴CB=CD,∴CO⊥BD,

又∵EC⊥BD,EC∩CO=C,∴BD⊥平面EOC,∴EO⊥BD,

在△BDE中,∵O为BD的中点,∴BE=DE.

(2)∵平面EBD⊥平面ABCD,平面EBD∩平面ABCD=BD,

EO⊥BD,∴EO⊥平面ABCD,

又∵CO⊥BD,AO⊥BD,

∴A,O,C三点共线,AC⊥BD,

以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OE为z轴,建立空间直角坐标系,

在正△ABD中,AB=2,∴AO=3,BO=DO=,

∵直线AE与平面ABD所成角为45°,∴EO=AO=3,

A(3,0,0),B(0,,0),D(0,﹣,0),E(0,0,3),

=(﹣3,,0),=(﹣3,﹣,0),=(﹣3,0,3),

设平面ABE的法向量=(a,b,c),

则,取a=1,得=(1,,1),

设平面ADE的法向量=(x,y,z),

则,取x=1,得=(1,﹣,1),

设二面角B﹣AE﹣D为θ,

则cosθ===.

∴二面角B﹣AE﹣D的余弦值为.

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