如圖,已知四棱錐,底面為菱形,平面,,分別是的中點(diǎn).

(1)證明:;

(2)若,求二面角的余弦值.

 

(1)證明:見解析;(2)二面角的余弦值為

【解析】

試題分析:(1)首先可得為正三角形.

根據(jù)的中點(diǎn),得到.進(jìn)一步有

平面,證得

平面.即得

(2)思路一:利用幾何方法.遵循“一作,二證,三計(jì)算”,過,有平面,

,連接,

即得為二面角的平面角,

中,.

思路二:利用“向量法”:由(1)知兩兩垂直,以為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,

確定平面的一法向量及為平面的一法向量.

計(jì)算

試題解析:(1)證明:由四邊形為菱形,,可得為正三角形.

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZSX/web/STSource/2015022206070742187419/SYS201502220607119064242439_DA/SYS201502220607119064242439_DA.003.png">為的中點(diǎn),所以

,因此

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZSX/web/STSource/2015022206070742187419/SYS201502220607119064242439_DA/SYS201502220607119064242439_DA.007.png">平面平面,所以

平面平面,

所以平面.又平面

所以. (7分)

(2)解法一:因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZSX/web/STSource/2015022206070742187419/SYS201502220607119064242439_DA/SYS201502220607119064242439_DA.045.png">平面,平面,

所以平面平面

,則平面

,連接

為二面角的平面角,

中,,

的中點(diǎn),在中,,

, 在中,,

即所求二面角的余弦值為. (14分)

解法二:由(1)知兩兩垂直,以為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,又分別為的中點(diǎn),所以

,

所以

設(shè)平面的一法向量為

因此

,則,

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZSX/web/STSource/2015022206070742187419/SYS201502220607119064242439_DA/SYS201502220607119064242439_DA.073.png">,,,

所以平面

為平面的一法向量.

,

所以

因?yàn)槎娼?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZSX/web/STSource/2015022206070742187419/SYS201502220607119064242439_DA/SYS201502220607119064242439_DA.080.png">為銳角,

所以所求二面角的余弦值為

考點(diǎn):1.垂直關(guān)系;2.空間的角;3.空間向量方法.

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A. B. C. D.

 

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A. B.

C. D.

 

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A. B. C. D.

 

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A. B. C. D.

 

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A. B.

C. D.

 

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