如图,四边形与均为菱形,设与相交于点,若,且.(1)求证:;(2)求二面角的余弦值.-高三数学

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如图,四边形与均为菱形,设与相交于点,若,且.(1)求证:;(2)求二面角的余弦值.-高三数学

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如图,四边形均为菱形,设相交于点,若,且.

(1)求证:
(2)求二面角的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)证明过程详见解析;(2)余弦值为.

试题分析:本题主要考查线面平行、面面平行、二面角等基础知识,考查用空间向量解决立体几何问题的方法,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力.第一问,先根据菱形的定义得,再根据线面平行的判定得,再根据面面平行的判定得面,从而证明;第二问,先根据已知条件得建立空间直角坐标系的最基本的条件,即两两垂直,建立空间直角坐标系,写出点的坐标,求出平面和平面的法向量,利用夹角公式求出夹角并判断二面角为锐二面角,所以所求余弦值为正值.
试题解析:(1) 证明:因为四边形均为菱形,
所以.
因为
所以    2分

所以

所以               4分
(2) 连接,因为四边形为菱形,且,所以为等边三角形,
因为中点.所以
又因为中点,且
所以
,所以                    .6分
两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系
,因为四边形为菱形,

所以       ..8分
所以设平面的一个法向量为
则有,所以,令,则
因为,所以平面的一个法向量为   .10分
因为二面角为锐二面角,设二面角的平面角为

所以二面角的余弦值为                  ..12分

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