题目内容

如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,∥,,平面⊥底面,为的中点,是棱上的点,,,.

(Ⅰ)求证:平面⊥平面;
(Ⅱ)若为棱的中点,求异面直线与所成角的余弦值.
(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)异面直线与所成角的余弦值为

试题分析:(Ⅰ)证两平面垂直,先证一个面内的一条直线垂直另一个平面.
在本题中可证得:平面,也可证:⊥平面.
(Ⅱ)法一、由(Ⅰ)题可得:直线、、两两垂直,故可以为原点建立空间直角坐标系,利用空间向量求异面直线与所成角的余弦值.
法二、可过作的平行线,从而将异面直线与所成角转化相交直线所成的角.
试题解析:(Ⅰ)法一:为的中点,
又即
∴四边形为平行四边形,
     即
又∵平面平面  且平面平面
平面
又平面,∴平面平面                    6分
法二:,,为的中点,∴且.
∴四边形为平行四边形,∴
∵ ∴即
∵  ∴ 
∵ ,
∴⊥平面.
∵ 平面,
∴平面⊥平面.               6分
(Ⅱ)∵,为的中点,
∴.
∵平面平面  且平面平面
∴平面.                                          8分
(注:不证明PQ⊥平面ABCD直接建系扣1分)
如图,以为原点建立空间直角坐标系.

则,,,,
∵是中点,∴  
∴
设异面直线与所成角为
则=
∴异面直线与所成角的余弦值为                     14分
法二、连接交于点,连接,则
所以就是异面直线与所成角


由(1)知平面,所以进而

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