题目内容
【题目】如图,在四棱锥
中,
底面
,
,
,
,
为
的中点,
是
上的点.
![]()
(1)若
平面
,证明:
平面
.
(2)求二面角
的余弦值.
【答案】(1)证明见解析(2)![]()
【解析】
(1)因为
,利用线面平行的判定定理可证出
平面
,利用点线面的位置关系,得出
和
,由于
底面
,利用线面垂直的性质,得出
,且
,最后结合线面垂直的判定定理得出
平面
,即可证出
平面
.
(2)由(1)可知
,
,
两两垂直,建立空间直角坐标系
,标出点坐标,运用空间向量坐标运算求出所需向量,分别求出平面
和平面
的法向量,最后利用空间二面角公式,即可求出
的余弦值.
(1)证明:因为
,
平面
,
平面
,
所以
平面
,
因为
平面
,
平面
,所以可设平面
平面
,
又因为
平面
,所以
.
因为
平面
,
平面
,
所以
,从而得
.
因为
底面
,所以
.
因为
,所以
.
因为
,所以
平面
.
综上,
平面
.
(2)解:由(1)可得
,
,
两两垂直,以
为原点,
,
,
所在
直线分别为
,
,
轴,建立如图所示的空间直角坐标系
.
因为
,所以
,
则
,
,
,
,
所以
,
,
,
.
![]()
设
是平面
的法向量,
由
取![]()
取
,得
.
设
是平面
的法向量,
由
得![]()
取
,得
,
所以
,
即
的余弦值为
.
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