(本小题满分14分)如图3所示,四棱锥中,底面为正方形,平面,,,,分别为、、的中点.(1)求证:;(2)求二面角D-FG-E的余弦值.-高三数学

题目简介

(本小题满分14分)如图3所示,四棱锥中,底面为正方形,平面,,,,分别为、、的中点.(1)求证:;(2)求二面角D-FG-E的余弦值.-高三数学

题目详情

(本小题满分14分) 如图3所示,四棱锥中,底面为正方形, 平面分别为的中点.
(1)求证:
(2)求二面角DFGE的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)证明略;
(2)
(1)证法1:∵平面平面,∴
为正方形,∴
,∴平面.……………………………………………3分
平面,∴
,∴.…………………………………………………………6分
证法2:以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则 ,.………4分
,∴.………6分

(2)解法1:以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系

,……………8分
设平面DFG的法向量为

,得是平面的一个法向量.…………………………10分
设平面EFG的法向量为

,得是平面的一个法向量.……………………………12分

设二面角的平面角为θ,则
所以二面角的余弦值为.………………………………………14分
解法2:以为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,W

.………………………………8分
的垂线,垂足为
三点共线,∴
,∴
,解得
.………………………………………………10分
再过的垂线,垂足为
三点共线,∴
,∴
,解得
.……………………………………………12分

所成的角就是二面角的平面角,
所以二面角的余弦值为.………………………………………14分

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