Question

在如圖所示的幾何體中，四邊形均為全等的直角梯形，且，.

（Ⅰ）求證：平面；
（Ⅱ）求二面角的余弦值.

Answer 1

（Ⅰ）證明過程詳見解析；（Ⅱ）.

試題分析：本題考查線面平行的判定以及二面角的求法.線面平行的判斷：①判定定理：平面外一條直線與此平面內(nèi)的一條直線平行，則該直線與此平面平行；②性質(zhì)：如果兩個(gè)平面平行，其中一個(gè)平面內(nèi)的直線必平行于另一個(gè)平面；③性質(zhì)：如果兩條平行線中的一條平行于一個(gè)平面，那么另一條也平行于這個(gè)平面或在這個(gè)平面內(nèi)；④性質(zhì)：如果一條直線平行于兩個(gè)平行平面中的一個(gè)，那么這條直線也平行于另一個(gè)平面或在這個(gè)平面內(nèi)；⑤性質(zhì)：如果一個(gè)平面和平面外的一條直線都垂直于同一平面，那么這條直線和這個(gè)平面平行.第一問是利用線面平行的判定定理證明；第二問建立空間直角坐標(biāo)系是關(guān)鍵，利用向量法得到平面的一個(gè)法向量為，和平面的一個(gè)法向量為，再利用夾角公式求夾角的余弦，但是需判斷夾角是銳角還是鈍角，進(jìn)一步判斷余弦值的正負(fù).
試題解析：（Ⅰ）連結(jié)，由題意，可知，
故四邊形是平行四邊形，所以．
又平面，平面，
所以平面．              5分

（Ⅱ）由題意，兩兩垂直，
以為軸，為軸建立空間直角坐標(biāo)系．
設(shè)，則，，，．
設(shè)平面的一個(gè)法向量為，
則，，
又，，
所以，取．
同理，得平面的一個(gè)法向量為．
因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408240219203771252.png" style="vertical-align:middle;" />，又二面角為鈍角，
所以二面角的余弦值．        12分