(本小题满分14分)如图,正四棱柱中,,点在上且.(1)证明:平面;(2)求二面角的余弦值.-高二数学

题目简介

(本小题满分14分)如图,正四棱柱中,,点在上且.(1)证明:平面;(2)求二面角的余弦值.-高二数学

题目详情

(本小题满分14分)
如图,正四棱柱中,,点上且.

(1) 证明:平面;
(2) 求二面角的余弦值.
题型:解答题难度:偏易来源:不详

答案


解法一:
依题设知
(Ⅰ)连结于点,则.由三垂线定理知,.…………2分
在平面内,连结于点
由于,故互余.
于是.…………5分
与平面内两条相交直线都垂直,所以平面.…………6分
(Ⅱ)作,垂足为,连结.由三垂线定理知
是二面角的平面角.…………8分



.…………12分
 …………13分
所以二面角的余弦值为. …………14分.
解法二:
为坐标原点,射线轴的正半轴,建立如图所示直角坐标系
依题设,.………2分
.  ………4分
(Ⅰ)因为,故
,所以平面.  ………7分
(Ⅱ)设向量是平面的法向量,则
.故.………10分
,则.………11分
等于二面角的平面角,
.………13分
所以二面角的余弦值为. …………14分

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