题目内容

【题目】(12分)

如图,在四棱锥

.

(1)当PB=2时,证明:平面平面ABCD.

(2)当四棱锥的体积为,且二面角为钝角时,求直线PA与平面PCD所成角的正弦值.

【答案】(1)见解析.

(2).

【解析】试题分析:(1)的中点连接,则,由,推出,根据,推出,即可证明为矩形,则,即可证明,从而可证平面平面;(2)推出平面可得平面 平面过点平面根据四棱锥的体积为即可算出从而可得的值,以为坐标原点所在的直线为在平面内过点作垂直于平面的直线为轴,建立空间直角坐标系,分别求出向量与平面的一个法向量,即可求出求直线与平面所成角的正弦值.

试题解析(1)证明:如图,取的中点,连接.

为正三角形

.

四边形为矩形

.

,所以.

平面

平面

平面平面.

(2)如图,取的中点连接

平面所以平面因为平面,所以平面平面,所以过点 平面,垂足一定落在平面与平面的交线.

四棱锥的体积为

.

为坐标原点,所在直线为轴、轴,在平面内过点作垂直于平面的直线为轴,建立空间直角坐标系.由题意可知 ,故

设平面的法向量为所以.

设直线与平面所成的角为,则.

故直线与平面所成角的正弦值为.

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