如图1,在等腰直角三角形ABC中,∠A=90°,BC=6,D,E分别是AC,AB上的点,CD=BE=,O为BC的中点.将ADE沿DE折起,得到如图2所示的四棱锥A′-BCDE,其中A′O=
.
(1)证明:A′O⊥平面BCDE;
(2)求二面角A′-CD-B的平面角的余弦值.
如图1,在等腰直角三角形ABC中,∠A=90°,BC=6,D,E分别是AC,AB上的点,CD=BE=,O为BC的中点.将ADE沿DE折起,得到如图2所示的四棱锥A′-BCDE,其中A′O=
.
(1)证明:A′O⊥平面BCDE;
(2)求二面角A′-CD-B的平面角的余弦值.
(1)证明 在折叠前的图形中,等腰直角三角形ABC中,
因为BC=6,O为BC的中点,
所以AC=AB=3,OC=OB=3,
又因为CD=BE=,所以AD=AE=2
.
如图1,连接OD,在△OCD中,由余弦定理可得
OD==
.
在折叠后的图形中,因为AD′=2,
所以A′O2+OD2=A′D2,所以A′O⊥OD.
同理可证A′O⊥OE,又OD∩OE=O,
所以A′O⊥平面BCDE.
图3
(2)解 以O点为原点,建立空间直角坐标O-xyz,如图3所示.
则A′(0,0,),C(0,-3,0),D(1,-2,0),所以
=(0,3,
),
=(-1,2,
),
设平面A′CD的法向量n=(x,y,z),
解得y=-x,且z=
x,
令x=1,得n=(1,-1,).
所以二面角A′-CD-B的平面角的余弦值为
.