Question

（本小題滿分14分）
如圖所示，四棱錐中，底面為正方形，平面，，，，分別為、、的中點．

（1）求證：；
（2）求平面EFG與平面ABCD所成銳二面角的余弦值．

Answer 1

（1）要證 ，只需證，只需證 平面； （2）。

解析試題分析：（1）∵平面，平面，
∴   又為正方形，∴．又，…………3分
∴平面 ∵平面，∴． ………………………………5分
∵中，中位線，∴     ……………6分
（2）記AD中點為H，連結FH、HG，易知GH//DC，，    
又中EF//DC，∴EF//GH所以E、F、H、G四點共面……7分
∴平面EFG與平面ABCD交于GH，所求銳二面角為F-GH-D.……………8分
由（1）平面，EF//DC//GH∴平面
即平面FHD，平面FHD，
所以FH，DH，
∴二面角F-GH-D的平面角是  ……………………11分
FH是等腰直角的中位線，=  …………………………13分
∴所求銳二面角的余弦值為．………………14分
證法2：DA、DC、DP兩兩垂直，以為原點建立空間直角坐標系…1分

則，， ，，G(1,2,0)，       ………3分
（1）， ………………4分
∵ ∴……6分
∴      ………………………………………7分
（2）∵平面，
∴是平面的一個法向量．………9分
設平面EFG的法向量為，∵
令,得是平面的一個法向量. …………11分
∵        …………………………13分
∴所求銳二面角的余弦值為．                ……………………………14分
考點：線面垂直的性質定理；線面垂直的判定定理；二面角。
點評：二面角的求法是立體幾何中的一個難點。我們解決此類問題常用的方法有兩種：①綜合法，綜合法的一般步驟是：一作二說三求。②向量法，運用向量法求二面角應注意的是計算。很多同學都會應用向量法求二面角，但結果往往求不對，出現的問題就是計算錯誤。