三、解答题

(20)(本大题满分12分)

如图,在长方体中,分别是的中点,

分别是的中点,

(Ⅰ)求证:面;

(Ⅱ)求二面角的大小。

本小题主要考察长方体的概念、直线和平面、平面和平面的关系等

基础知识,以及空间想象能力和推理运算能力。满分12分

解法一:

(Ⅰ)证明:取的中点,连结

      ∵分别为的中点

       ∵

       ∴面,面

        ∴面面

         ∴面

(Ⅱ)设为的中点

∵为的中点   ∴

∴面

作,交于,连结,则由三垂线定理得

从而为二面角的平面角。

在中,,从而

在中,tan∠PHF=

故:二面角的大小为

解法二:以为原点,所在直线分别为轴,轴,轴,

建立直角坐标系,则

      

∵分别是的中点

∴

(Ⅰ)

     取n=(0,1,0),显然n面

        ·n=0,∴n

又面

∴面

∴过作,交于,取的中点,则

设,则

又

由,及在直线上,可得:

解得

∴

∴   即

∴与所夹的角等于二面角的大小

故:二面角的大小为

 

 

 

 

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