(本题满分12分)
在三棱柱中,已知,,点在底面的投影是线段的中点。
(1)证明在侧棱上存在一点,使得平面,并求出的长;
(2)求平面与平面夹角的余弦值。
(1)连接,在△中,作 ⊥ 于点,因为∥,所以⊥,因为 ⊥平面,所以⊥。因为,所以,所以⊥平面 。所以,所以⊥平面 ,又=,,得。
(2)如图,分别以所在直线为轴,建立空间直角坐标系,则,由得点的坐标是,由(1)得平面的法向量是,设平面的法向量,令,得,即,所以,即 平面与平面夹角的余弦值为。
本题主要考查立体几何中的线面垂直的综合应用以及二面角的计算。
(1)本题首先要作出符合题意的线段,再利用“若一条直线垂直于一个平面内的两条相交直线,则该直线与该平面垂直”等判定定理,即可证明有关的命题,最后再根据相关的线段数量关系即可得出的长。
(2)本题利用两两垂直即可建立空间直角坐标系。再分别求出平面与平面的法向量,最后再有 ,即可求出平面与平面夹角的余弦值。