Question

【題目】如圖，在三棱柱中，平面，為的中點(diǎn)，交于點(diǎn)，，.

（1）證明：平面；

（2）若，求二面角的余弦值.

Answer 1

【答案】（1）見(jiàn)解析；（2）.

【解析】

利用三棱柱的定義及線(xiàn)面垂直的性質(zhì)，根據(jù)線(xiàn)面垂直的判定定理即可證明；

由（1）結(jié)論建立空間直角坐標(biāo)系，先求出平面和平面的法向量，利用向量數(shù)量積公式即可求出二面角的余弦值.

證明：（1）因?yàn)?/span>為三棱柱，所以平面平面，

因?yàn)?/span>平面，所以平面.又因?yàn)?/span>平面，所以.

又因?yàn)?/span>，，平面，所以平面.

由題知：四邊形為矩形，又因交于點(diǎn)，所以為的中點(diǎn)，

又因?yàn)?/span>為的中點(diǎn)，所以為的中位線(xiàn)，所以.所以平面.

（2）由（1）知：兩兩互相垂直，所以以為坐標(biāo)原點(diǎn)，分別以為軸建立空間直角坐標(biāo)系，如圖所示：

設(shè)，則，

所以，，因?yàn)?/span>，所以，

所以，解得.所以，

所以，.

設(shè)平面的法向量為，則，所以，

不妨令，則.

設(shè)平面的法向量為，則，所以，

不妨令，則.所以,

因?yàn)槠矫?/span>與平面所成的角為銳角，所以二面角的余弦值為.