题目内容
如图,正三棱锥
的三条侧棱
、
、
两两垂直,且长度均为2.
、
分别是
、
的中点,
是
的中点,过
的平面与侧棱
、
、
或其延长线分别相交于
、
、
,已知
.
(1)求证:
⊥面
;
(2)求二面角
的大小.
(1)求证:
(2)求二面角
(1)同解析(2)二面角
为
。
(1)证明:依题设,
是
的中位线,所以
∥
,
则
∥平面
,所以
∥
。
又
是
的中点,所以
⊥
,
则
⊥
。
因为
⊥
,
⊥
,
所以
⊥面
,则
⊥
,
因此
⊥面
。

(2)作
⊥
于
,连
。
因为
⊥平面
,
根据三垂线定理知,
⊥
,
就是二面角
的平面角。
作
⊥
于
,则
∥
,则
是
的中点,则
。
设
,由
得,
,解得
,
在
中,
,则,
。
所以
,故二面角
为
。
解法二:(1)以直线
分别为
轴,建立空间直角坐标系,
则
所以
所以
所以
平面
由
∥
得
∥
,故:
平面

(2)由已知
设
则
由
与
共线得:存在
有
得

同理:

设
是平面
的一个法向量,
则
令
得

又
是平面
的一个法量
所以二面角的大小为
则
又
则
因为
所以
因此
(2)作
因为
根据三垂线定理知,
作
设
在
所以
解法二:(1)以直线
所以
所以
所以
由
(2)由已知
则
由
同理:
设
则
又
所以二面角的大小为
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