(本小题满分14分)
如左图,在等腰直角三角形中,,,分别是上的点,,为的中点。将沿折起,得到如右图所示的四棱椎,其中。
(1)证明:平面;
(2)求二面角的平面角的余弦值。
(1)设为的中点,连接计算得,
因为为等腰底边的中线,所以,
因为在原等腰底边的高线上,所以,
又因为平面,所以平面。
因为平面,,所以。
在中,,所以,
因为,平面,平面,
所以平面。
(2)解法一:如图,过作的垂线交的延长线于,连接,
因为平面,平面,所以。
因为,所以平面,
因为平面所以。
所以为所求二面角的平面角。
在中,, ,
于是在中,,
所以。
解法二:如图,以为原点,分别以为轴正方向,建立直角坐标系。于是 ,,
设为平面的一个法向量,则于是
故
,取,
再取平面的一个法向量,设与的夹角为,则由图可知,二面角的平面角的余弦值为。
本题考查线面垂直证明与二面角的求解。
(1)中构造直线,可以得到,故,再利用勾股定理得到,从而得到线面垂直。
(2)中可使用线与平面的关系求得二面角,也可建立直角坐标系,求出两个面的法向量,从而求出二面角。