题目内容

【题目】如图,四棱锥的侧面是正三角形,底面是直角梯形,.

1)求证:

2)若,求直线与平面所成角的正弦值.

【答案】1)证明见解析;(2.

【解析】

1)取中点,根据等边三角形性质得,根据直角梯形以及中位线得,最后根据线面垂直判定定理以及性质定理证得结果;

2)解法一,建立空间直角坐标系,先求平面一个法向量,再根据向量数量积求向量夹角,最后根据线面角与向量夹角关系得结果;

解法二,设点到平面的距离为,利用平行转化求点到平面的距离,过点,可证平面,再根据直角三角形求得结果.

1)证明:取中点,连

因为是正三角形,所以

中点,所以

因为,所以

所以,因为平面,

所以平面

所以.

2,又,所以,则

,所以平面,所以平面平面

由定理可知平面

建立如图所示的空间直角坐标系,不妨设

设平面的法向量为

可取

所以,.

即直线与平面所成角的正弦值为.

解法二:

,又,所以,则

,所以平面,所以平面平面

平面平面

由定理可知平面,不妨设

中,,所以.

设直线与平面所成角为,点到平面的距离为

因为平面

所以平面,故点到平面的距离也为

过点,垂足为,由定理即知平面

中,

所以,.

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