如图,已知矩形中,,,将矩形沿对角线把折起,使移到点,且在平面上的射影恰好在上.(1)求证:;(2)求证:平面平面;(3)求二面角的余弦值.-高三数学

题目简介

如图,已知矩形中,,,将矩形沿对角线把折起,使移到点,且在平面上的射影恰好在上.(1)求证:;(2)求证:平面平面;(3)求二面角的余弦值.-高三数学

题目详情

如图,已知矩形中,,将矩形沿对角线折起,使移到点,且在平面上的射影恰好在上.

(1)求证:
(2)求证:平面平面
(3)求二面角的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)详见解析;(2)详见解析;(3)二面角的余弦值.

试题分析:(1)利用折叠后点在平面内的射影点在棱上得到平面,从而得到,再结合即可证明平面,进而证明;(2)由(1)中的结论平面并结合平面与平面垂直的判定定理即可证明平面平面;(3)先作,连接,利用(1)中的结论平面得到,于是得到平面,于是得到为二面角的平面角,然后在直角三角形中计算,进而确定二面角的余弦值;另一种方法是利用空间向量法计算二面角的余弦值.
试题解析:(1)在平面上的射影上,平面
平面
平面
平面
(2)四边形是矩形,
由(1)知平面
平面平面平面
(3)平面,在中,由,得
过点,垂足为点,连接
平面平面
为二面角的平面角,
又在
另解:以点为坐标原点,以方向为轴,以方向为轴,以平行的方向为轴,建立空间直角坐标系,可知,得
设平面的法向量为,由,得
而平面的法向量为
结合图象可知二面角的余弦值为.

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