题目内容
【题目】四棱锥的底面为菱形,,,为的中点,为上一点,且,若,.
(1)求证:平面;
(2)求证:平面;
(3)求直线与平面所成角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)
【解析】
(1)通过证明直线与平面内的一条直线平行证明直线与平面平行;(2)通过证明直线与平面内的两条相交直线垂直证明直线与平面垂直;(3)利用等体积法求解三棱锥的高,进而求解线面角的正弦值或通过建立空间直角坐标系,利用直线的方向向量与平面的法向量的夹角公式求解.
解:(1)证明:连接,交于点,连接,则,
∴,又平面,平面,
从而平面.
(2)证明:连接,
∵,是中点,
∴,
又,,
∴,
又是中点,∴,
且易求,,
∴,从而,
又,
∴平面.
(3)解法一:设到平面的距离为,与平面所成角为,则
∵,
∴,
计算可得,,
∴,又∵,
∴,从而.
解法二:作平面,以为坐标原点,,,所在直线为轴、轴、轴,建立如图所示空间直角坐标系,则,,,,设,由,,
得解得
∴.
设平面的法向量为,,,
则,
令,得,
∴,
记直线与平面所成角为,
则.
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