(本题满分12分)
如图,四棱锥中,⊥平面,为的中点,为的中点,,,,连接并延长交于。
(1) 求证:⊥平面;
(2) 求平面与平面的夹角的余弦值。
(1)在△中,因为是的中点,所以。
故,
因为,所以,
从而有,
故,,又因为,所以。
又平面,所以⊥,故平面。
(2)
以点为坐标原点建立如图所示的坐标系,则,
设平面的法向量,则
解得,即。
设平面的法向量,则,解得,
即。从而平面与平面的夹角的余弦值为。
本题主要考查立体几何中直线与平面的位置关系以及二面角的求法。
(1)证明直线垂直于平面,一般采用证明直线垂直于平面中相交的两条直线,而且一般来说选择平面中和这条直线相交的两条直线,一般不用异面直线,比如本题就选用和。
(2)求二面角一般有两种方法,一是建系法,二是几何法。建系法的关键就是建立合适的坐标系;几何法的关键就是做出这个二面角。本题中平面,而且易证明,提供了合适的坐标系,可以考虑建系法,以点为坐标原点建立如图所示的坐标系,然后求出图中要用到的点的坐标。求二面角就是要求出两个平面的法向量,然后利用公式。这里还要注意判断二面角是锐角还是钝角,确定的正负。