题目内容
【题目】如图,在四棱锥中,是边长为2的正方形,平面平面,直线与平面所成的角为,.
(1)若,分别为,的中点,求证:直线平面;
(2)求二面角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2)
【解析】
(1)由平面平面得到平面,从而,根据,得到平面,得到,结合,得到平面;
(2)为原点,建立空间坐标系,得到平面和平面的法向量,利用向量的夹角公式,得到法向量之间的夹角余弦,从而得到二面角的正弦值.
(1)证明:∵平面平面,平面平面,
,平面,
∴平面,
则为直线与平面所成的角,为,
∴,
而平面,
∴
又,为的中点,
∴,
平面,
则平面,
而平面
∴,
又,分别为,的中点,
则,
正方形中,,∴,
又平面,,
∴直线平面;
(2)解:以为坐标原点,分别以,所在直线为,轴,
过作的平行线为轴建立如图所示空间直角坐标系,
则,,,,
,,,
设平面的法向量为,
则,即,
取,得;
设平面的法向量为,
则,即,
取,得.
∴.
∴二面角的正弦值为.
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