题目内容
(本小题满分12分)如图,正方形所在的平面与平面垂直,是和的交点,,且.
(1)求证:平面; (2)求直线与平面所成的角的大小;
(3)求二面角的大小.
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(3)求二面角的大小.
(Ⅰ)见解析 (Ⅱ) (Ⅲ)
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∵平面平面,又∵,
平面. ……………………2分
平面,.……………3分
平面. ………………4分
(Ⅱ)连结,
平面,
是直线与平面所成的角.………5分
设,则
,, ………………………6分
,.
即直线与平面所成的角为…8分
(Ⅲ)过作于,连结. ……………………9分
平面,.平面.
是二面角的平面角.……10分
∵平面平面,平面.
.
在中,,有.
由(Ⅱ)所设可得
,,
. ………………10分
..
∴二面角等于. ……………………12分
解法二: ∵四边形是正方形,,
∵平面平面,平面, ………2分
∴可以以点为原点,以过点平行于的直线为轴,
分别以直线和为轴和轴,建立如图所示的空
间直角坐标系.
设,则
,
是正方形的对角线的交点,
.……………4分
(Ⅰ),,
,
, ……………………………………4分
平面. ………………5分
(Ⅱ)平面,为平面的一个法向量,…………6分
,.……………7分
.∴直线与平面所成的角为. ……8分
(Ⅲ) 设平面的法向量为,则且,
且.
即
取,则,则.………………10分
又∵为平面的一个法向量,且,
,设二面角的平面角为,则,.∴二面角等于.…12分
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