Question

【題目】如圖，在空間幾何體中，平面平面，與都是邊長為2的等邊三角形，，點在平面上的射影在的平分線上，已知和平面所成角為.

（1）求證：平面；

（2）求二面角的余弦值.

Answer 1

【答案】(1)見解析;(2).

【解析】分析：（1）取中點，連接，先證明，再證明平面. （2）由已知，兩兩互相垂直，故以為軸，軸，軸建立如圖所示的空間直角坐標系，利用向量法求二面角的余弦值.

詳解：（1）證明：由題意知，與都是邊長為2的等邊三角形，取中點，連接，則，.

又∵平面平面，平面，作平面，

那么，根據題意，點落在上，

∵和平面所成角為，∴.

∵，∴，

∴四邊形是平行四邊形，∴，∴平面，平面，

∴平面.

（2）由已知，兩兩互相垂直，故以為軸，軸，軸建立如圖所示的空間直角坐標系，得，，.

∴，，設平面的一個法向量為.

∵，∴.令，∴取，

又∵平面的一個法向量，∴.

又由圖知，所求二面角的平面角為銳角，∴ 二面角的余弦值為.