Question

如圖菱形ABEF所在平面與直角梯形ABCD所在平面互相垂直，AB=2AD=2CD=4，,點H、G分別是線段EF、BC的中點.
（1）求證：平面AHC平面;（2）點M在直線EF上，且平面，求平面ACH與平面ACM所成銳角的余弦值.

Answer 1

（1）詳見解析；（2）平面ACH與平面ACM所成銳角的余弦值為.

試題分析：（1）要證面面垂直，首先證線面垂直.那么在本題中證哪條線垂直哪個面？結合條件可得，，所以面AHC，從而平面AHC平面BCE.（2）因為AD、AB、AH兩兩互相垂直，故分別以AD、AB、AH所在直線為軸、軸、軸建立空間直角坐標系，然后利用空間向量即可求解.
（1）在菱形ABEF中，因為，所以是等邊三角形，又因為H是線段EF的中點，所以
因為面ABEF面ABCD，且面ABEF面ABCD=AB，
所以AH面ABCD，所以
在直角梯形中，AB=2AD=2CD=4，，得到，從而，所以，又AHAC=A
所以面AHC，又面BCE，所以平面AHC平面BCE    .6分
（2）分別以AD、AB、AH所在直線為軸、軸、軸建立空間直角坐標系，則有
設點，則存在實數，使得，代入解得
由（1）知平面AHC的法向量是
設平面ACM的法向量是，則得
所以
即平面ACH與平面ACM所成銳角的余弦值為.      12分