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如图,在三棱锥中,,,,设顶点A在底面上的射影为R.(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)设点在棱上,且,试求二面角的余弦值.-高三数学
题目简介
如图,在三棱锥中,,,,设顶点A在底面上的射影为R.(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)设点在棱上,且,试求二面角的余弦值.-高三数学
题目详情
如图,在三棱锥
中,
,
,
,设顶点A在底面
上的射影为R.
(Ⅰ)求证:
;
(Ⅱ)设点
在棱
上,且
,试求二面角
的余弦值.
题型:解答题
难度:中档
来源:不详
答案
(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ)借助几何体的中线面垂直,证明BCDE为正方形,达到证明线线垂直的目的;(Ⅱ)方法一利用定义法做出二面角,通过解三角形求解二面角的平面角;方法二建立利用空间向量法,通过两个半平面的法向量借助夹角公式求解.
试题解析:证明:方法一:由
平面
,得
,
又
,则
平面
,
故
, 3分
同理可得
,则
为矩形,
又
,则
为正方形,故
. 5分
方法二:由已知可得
,设
为
的中点,则
,则
平面
,故平面
平面
,则顶点
在底面
上的射影
必在
,故
.
(Ⅱ)方法一:由(I)的证明过程知
平面
,过
作
,垂足为
,则易证得
,故
即为二面角
的平面角, 8分
由已知可得
,则
,故
,则
,
又
,则
, 10分
故
,即二面角
的余弦值为
12分
方法二: 由(I)的证明过程知
为正方形,如图建立坐标系,
则
,
,
,可得
, 8分
则
,
,易知平面
的一个法向量为
,设平面
的一个法向量为
,则由
得
10分
则
,即二面角
的余弦值为
. 12分
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