题目内容

【题目】如图,已知四棱锥,底面为矩形, 且侧面平面,侧面平面为正三角形,

(1)求证:

(2)求直线与平面所成角的正弦值.

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】

因为,所以平面,由线面平行的性质定理推出结果

解法一:过,结合可得平面,过,连接,所以即为直线与平面所成角,然后解三角形;

解法二:以的中点为原点,建立空间坐标系,设,设与面所成的角为,计算平面的一个法向量为,计算平面的一个法向量为,解得,代入求出结果

(1)因为,所以平面

又因为平面且平面平面,由线面平行的性质定理知.

(2)过,所以.因为侧面平面,侧面平面,所以平面,过,连接,所以即为直线与平面所成角.

又因为,所以,于是在中,

解法二:以的中点为原点,建立空间坐标系,设,则,设与面所成的角为,由题意点在面的射影必在轴上,且由是边长为2的正三角形得,所以

设平面的一个法向量为,则

,解得

因为

设平面的一个法向量为,则

,解得

所以,设直线与平面所成角为,于是

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