【題目】如圖,在中,已知,上,且,平面.

(Ⅰ)求證:平面

(Ⅱ)求二面角的余弦值.

【答案】(Ⅰ)見解析;(Ⅱ).

【解析】分析:(Ⅰ)設(shè)OA=1,則PO=OB=2,DA=1,由DA∥PO,PO⊥平面ABC,知DA平面ABC,可得DAAO.利用勾股定理的逆定理可得:PDDO.由OC=OB=2,ABC=45°,可得COAB,又PO平面ABC,可得POOC,得到CO平面PAB.得到COPD.即可證明.

(Ⅱ)如圖建立空間直角坐標系,點A為坐標原點,設(shè)AB=1,利用線面垂直的性質(zhì)、向量垂直與數(shù)量積的關(guān)系得出兩個平面的法向量,求出其夾角即可.

詳解(Ⅰ)證明:設(shè)OA=1,則PO=OB=2,DA=1,

由DA∥PO,PO⊥平面ABC,知DA平面ABC,

∴DA⊥AO.從而,

PDO中,∵PO=2,

∴△PDO為直角三角形,故PD⊥DO.

∵OC=OB=2,∠ABC=45°,

∴CO⊥AB,又PO平面ABC,

∴PO⊥OC,

又PO,AB平面PAB,PO∩AB=O,

∴CO⊥平面PAB.

故CO⊥PD.

∵CO∩DO=O,

∴PD⊥平面COD.

(Ⅱ)解:以O(shè)C,OB,OP所在射線分別為x,y,z軸,建立直角坐標系如圖.

則由(Ⅰ)知,C(2,0,0),B(0,2,0),P(0,0,2),D(0,﹣1,1),

,

由(Ⅰ)知PD平面COD,是平面DCO的一個法向量,

設(shè)平面BDC的法向量為,∴,∴,

令y=1,則x=1,z=3,,

,

由圖可知:二面角B﹣DC﹣O為銳角,二面角B﹣DC﹣O的余弦值為

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