Question

【題目】在如圖所示的三棱錐中，是邊長(zhǎng)為2的等邊三角形，，是的中位線(xiàn)，為線(xiàn)段的中點(diǎn).

（1）證明：.

（2）若二面角為直二面角，求二面角的余弦值.

Answer 1

【答案】（1）見(jiàn)解析；（2）.

【解析】

（1）如圖，由中位線(xiàn)可得，取的中點(diǎn)為，取的中點(diǎn)，連接，可證平面，從而可證.

（2）建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系，計(jì)算出平面的法向量和平面的法向量的夾角的余弦值后可得二面角的余弦值.

（1）如圖，取的中點(diǎn)為，取的中點(diǎn)，連接.

因?yàn)?/span>是邊長(zhǎng)為2的等邊三角形，，所以.

因?yàn)?/span>，故，故.

因?yàn)?/span>，所以且，所以.

因?yàn)?/span>，故，所以.

因?yàn)?/span>，平面,平面，故平面，

因?yàn)?/span>平面，.

因?yàn)?/span>，故，所以.

（2）由（1）可得，

所以為二面角的平面角，

因?yàn)槎�面�?/span>為直二面角，所以即.

建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系，

則.

故，，.

設(shè)平面的法向量為，

則即，故，取，則，

所以.

設(shè)平面的法向量為，

則即，取，則，

故，

所以，

因?yàn)槎�面�?/span>的平面角為銳角，

故二面角的余弦值為.