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如图,已知四棱锥S-ABCD的底面ABCD是矩形,M、N分别是CD、SC的中点,SA⊥底面ABCD,SA=AD=1,AB=
2

(I)求证:MN⊥平面ABN;
(II)求二面角A-BN-C的余弦值.
(I)证明:以A点为原点,AB为x轴,AD为y轴,AZ为z轴的空间直角坐标系,
如图所示.则依题意可知相关各点的坐标分别是:A(0,0,0),B(
2
,0,0),
C(
2
,1,0),D(0,1,0),S(0,0,1),
M(
2
2
,1,0),N(
2
2
1
2
1
2
).
(2分)
MN
=(0,-
1
2
1
2
),
AB
=(
2
,0,0),
AN
=(
2
2
1
2
1
2
).
(4分)

MN
AB
═0,
MN
AN
═0.∴
MN
AB
MN
AN
.

∴MN⊥平面ABN.(7分)
(II)设平面NBC的法向量
n
=(a,b,c),则
n
BC
n
SC
.

且又易知
BC
=(0,1,0),
SC
=(
2
,1,-1)

n
BC
=0
n
SC
=0
b=0
2
a+b-c=0.
b=0
c=
2
a.

令a=1,则
n
=(1,0,
2
).
(11分)
显然,
MN
=(0,-
1
2
1
2
)
就是平面ABN的法向量.
cos<
n
MN
>=
n
MN
|
n
|•|
MN
|
3
3
.

由图形知,二面角A-BN-C是钝角二面角(12分)
∴二面角A-BN-C的余弦值是-
3
3
.(14分)
练习册系列答案
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3

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2
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(1)AO与A′C′所成角;
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如图,四边形ABCD是正方形,PB⊥平面ABCD,MA⊥平面ABCD,PB=AB=2MA.求证:
(1)平面AMD平面BPC;
(2)平面PMD⊥平面PBD.

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