(本小题满分12分)如图,已知四棱锥中,侧棱平面,底面是平行四边形,,,,分别是的中点.(1)求证:平面(2)当平面与底面所成二面角为时,求二面角的大小.-高三数学

题目简介

(本小题满分12分)如图,已知四棱锥中,侧棱平面,底面是平行四边形,,,,分别是的中点.(1)求证:平面(2)当平面与底面所成二面角为时,求二面角的大小.-高三数学

题目详情

(本小题满分12分)
如图,已知四棱锥中,侧棱平面,底面是平行四边形,分别是的中点.
(1)求证:平面
(2)当平面与底面所成二面角为时,求二面角的大小.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

解:
(1)证明:∵平面,∴的射影是的射影是
,且
是直角三角形,且,…………………………………3分
,∵平面,∴
,∴平面………………………………………6分
(2)解法1:由(1)知,且是平行四边形,可知
又∵平面,由三垂线定理可知,
又∵由二面角的平面角的定义可知,是平面与底面所成二面角,故,故在中,,∴
从而又在中,
∴在等腰三角形,分别取中点中点,连接
∴中位线,且平面,∴平面
中,中线,由三垂线定理知,
为二面角的平面角,
中,

∴二面角的大小为.
解法2:由(Ⅰ)知,以点为坐标原点,以
所在的直线分别为轴、轴、轴,建立如图所示的空间直角坐标系.

,则


设平面的一个法向量为,
则由
是平面的一个法向量,
平面与底面所成二面角为
,解得
设平面的一个法向量为,
则由.
是平面的一个法向量,
设二面角的平面角为,则
,∴ ∴
∴二面角的大小为.…………………….…….……12分

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