题目内容

【题目】如图,在四棱锥

证明平面平面

当四棱锥的体积为且二面角为钝角时求直线与平面所成角的正弦值

【答案】(1)见解析(2)

【解析】试题分析:的中点,连接由正三角形的性质可得由勾股定理可得根据线面垂直的判定定理可得平面从而根据面面垂直的判定定理可得平面平面;(根据四棱锥的体积为可得,以为坐标原点,以轴, 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,算出直线的方向向量与平面的法向量,根据空间向量夹角的余弦公式可得结果.

试题解析:)取的中点连接

为正三角形

四边形为矩形

平面

平面平面平面

平面平面

平面平面平面

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

如图为坐标原点

在平面内过点作垂直于平面的直线为建立空间直角坐标系

由题意可知

设平面的一个法向量为

设直线与平面所成的角为

则直线与平面所成角的正弦值为

方法点晴】本题主要考查利用线面垂直、面面垂直的判定定理以及空间向量求线面角,属于难题.空间向量解答立体几何问题的一般步骤是:(1)观察图形,建立恰当的空间直角坐标系;(2)写出相应点的坐标,求出相应直线的方向向量;(3)设出相应平面的法向量,利用两直线垂直数量积为零列出方程组求出法向量;(4)将空间位置关系转化为向量关系;(5)根据定理结论求出相应的角和距离.

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