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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