(本小题满分12分)如图,已知四棱锥,底面为菱形,平面,,分别是的中点.(Ⅰ)判定AE与PD是否垂直,并说明理由(Ⅱ)若为上的动点,与平面所成最大角的正切值为,求二面角的余弦值-高三数学

题目简介

(本小题满分12分)如图,已知四棱锥,底面为菱形,平面,,分别是的中点.(Ⅰ)判定AE与PD是否垂直,并说明理由(Ⅱ)若为上的动点,与平面所成最大角的正切值为,求二面角的余弦值-高三数学

题目详情

(本小题满分12分)
如图,已知四棱锥,底面为菱形,平面分别是的中点.
(Ⅰ)判定AE与PD是否垂直,并说明理由
(Ⅱ)若上的动点,与平面所成最大角的正切值为,求二面角的余弦值。
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(Ⅰ)垂直.证明:由四边形为菱形,,可得为正三角形.

因为的中点,所以.又,因此
因为平面平面,所以
平面平面
所以平面.又平面,所以
(Ⅱ)解:设上任意一点,连接
由(Ⅰ)知平面,则与平面所成的角.
中,,所以当最短时,最大,
即当时,最大.
此时
因此.又,所以,                             高#考#资#源#
所以. 
解法一:因为平面平面
所以平面平面.过,则平面
,连接,则为二面角的平面角,
中,
的中点,在中,
,在中,
即所求二面角的余弦值为
解法二:由(Ⅰ)知两两垂直,以为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,又分别为的中点,


所以
设平面的一法向量为,则   
因此,则
因为
所以平面,故为平面的一法向量.
,所以
因为二面角为锐角,所以所求二面角的余弦值为

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