如图,四棱锥
中,
,底面
为梯形,
,
,且
,
.
![]()
(1)求证:
;
(2)求二面角
的余弦值.
(1)证明过程详见试题解析;(2)
.
【解析】
试题分析:(1)连结
交
于
点,连结
.由长度比例关系可知
,得到
.再根据线面平行的判定得到
;(2)方法一:采用空间向量法,以点
为坐标原点,
为
轴,垂直
为
轴,
所在直线为
轴建立空间直角坐标系,设
,那么点
确定.再根据向量关系求出二面角的平面角的余弦值为
;方法二:纯几何法,取
的中点
,延长
交
的延长线于点
,根据三角形相似关系可以得到二面角的平面角为
.![]()
试题解析:(1)连结
,交
于点
,连结
,
∵
,
, ∴![]()
又 ∵
, ∴![]()
∴ 在△BPD中, ![]()
![]()
∴
∥平面![]()
![]()
(2)方法一:以
为原点,
所在直线分别为
轴、
轴,如图建立空间直角坐标系.
![]()
设
,则
,
,
,
,
.
设
为平面
的一个法向量,
则
,
,∴
,
解得
,∴
.
设
为平面
的一个法向量,则
,
,
又
,
,∴
,
解得
,∴
![]()
∴二面角
的余弦值为
.
方法二:在等腰Rt
中,取
中点
,连结
,则
![]()
∵面
⊥面
,面![]()
面
=
,∴
平面
.
在平面
内,过
作
直线
于
,连结
,由
、
,
得
平面
,故
.
∴
就是二面角
的平面角.
在
中,设
,
,
,
,
,
由
,
可知:
∽
,
∴
, 代入解得:
.
在
中,
,
∴
,
.
∴二面角
的余弦值为
.
考点:线面平行;面与面所成的二面角.
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