2017年高考数学新课标3--理18<-->2017年高考数学新课标3--理20
(12分)
如图,四面体中,是正三角形,是直角三角形,,。
(1)证明:平面平面;
(2)过的平面交于点,若平面把四面体分成体积相等的两部分,求二面角的余弦值。
(1)如图所示,取中点,连接,。因为是正三角形,所以,。则有所以,则。又是直角三角形,所以是等腰直角三角形,因为为中点,所以,,则有所以。所以。因为,所以为平面的一个法向量,因为平面,所以平面平面。
(2)由(1)知,,两两垂直,所以可以以点为坐标原点建立如图所示空间直角坐标系。不妨设,则,,,设。由平面把四面体分成体积相等的两部分,知,化简得。又在平面内直线的方程为,联立解得故点。则,,,设平面的一个法向量,由及,解得。同理可求得平面的一个法向量。所以二面角的余弦值。
本题主要考查点、直线、平面的位置关系和空间向量的应用。
(1)根据题中条件取的中点,求得为平面的一个法向量,又平面,所以平面平面。
(2)以点为坐标原点,所在直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴建立空间直角坐标系,利用向量法求出平面的一个法向量和平面的一个法向量,进而可求出二面角的余弦值。
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