試題分析:(1)本小題證明的是線線垂直,把問題轉化為證明線面垂直(線面垂直
線線垂直),即證
平面
,從而有
;(2)本小題可從傳統(tǒng)幾何方法及空間向量方法入手,法一:先證
,
為等邊三角形,取
的中點
,連結
,
,可證得
為二面角
的平面角,在三角形FMP中用余弦定理的推論完成求值;法二:利用空間向量解決面面角問題,只需找到這兩個面的法向量
,利用公式
完成計算即可,但要注意本題面面角為鈍二面角.
試題解析:(1)證明:連結
,因
,
是
的中點,故
.又因平面
平面
,故
平面
,于是
.又
,所以
平面
,所以
,又因
,故
平面
,所以
.
(2)解法一:由(1),得
.不妨設
,
.因
為直線
與平面
所成的角,故
,所以
,
為等邊三角形.設
,則
,
分別為
,
的中點,
也是等邊三角形.取
的中點
,連結
,
,則
,
,所以
為二面角
的平面角.在
中,
,
,故
,即二面角
的余弦值為
.
解法二:取
的中點
,以
為原點,
,
,
所在的直線分別為
,
,
軸建立空間直角坐標系
.不妨設
,
,則
,
,
,
,從而
,
.
設平面
的法向量為
,由
,得
,可取
.同理,可取平面
的一個法向量為
.于是
,易見二面角
的平面角與
互補,所以二面角
的余弦值為
.
線線垂直),求二面角的余弦值(可用尋找其二面角的平面角,也可用空間向量知識完成).