如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,∥,,平面⊥底面,为的中点,是棱上的点,,,.(Ⅰ)求证:平面⊥平面;(Ⅱ)若为棱的中点,求异面直线与所成角的余弦值.-高三数学

题目简介

如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,∥,,平面⊥底面,为的中点,是棱上的点,,,.(Ⅰ)求证:平面⊥平面;(Ⅱ)若为棱的中点,求异面直线与所成角的余弦值.-高三数学

题目详情

如图,在四棱锥中,底面为直角梯形,,平面⊥底面的中点,是棱上的点,

(Ⅰ)求证:平面⊥平面
(Ⅱ)若为棱的中点,求异面直线所成角的余弦值.
题型:解答题难度:偏易来源:不详

答案

(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)异面直线所成角的余弦值为

试题分析:(Ⅰ)证两平面垂直,先证一个面内的一条直线垂直另一个平面.
在本题中可证得:平面,也可证:⊥平面
(Ⅱ)法一、由(Ⅰ)题可得:直线两两垂直,故可以为原点建立空间直角坐标系,利用空间向量求异面直线所成角的余弦值.
法二、可过的平行线,从而将异面直线所成角转化相交直线所成的角.
试题解析:(Ⅰ)法一:的中点,

∴四边形为平行四边形,
     
又∵平面平面  且平面平面
平面
平面,∴平面平面                    6分
法二:的中点,∴.
∴四边形为平行四边形,∴
 ∴
  ∴ 

⊥平面
平面
∴平面⊥平面.               6分
(Ⅱ)∵的中点,

∵平面平面  且平面平面
平面.                                          8分
(注:不证明PQ⊥平面ABCD直接建系扣1分)
如图,以为原点建立空间直角坐标系.


中点,∴  

设异面直线所成角为
=
∴异面直线所成角的余弦值为                     14分
法二、连接于点,连接,则
所以就是异面直线所成角


由(1)知平面,所以进而

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