题目内容
【题目】菱形中,平面,,,
(1)证明:直线平面;
(2)求二面角的正弦值;
(3)线段上是否存在点使得直线与平面所成角的正弦值为?若存在,求;若不存在,说明理由.
【答案】(1)证明见解析(2)(3)存在,
【解析】
(1)建立以为原点,分别以,(为中点),的方向为轴,轴,轴正方向的空间直角坐标系,求出直线的方向向量,平面的法向量,证明向量垂直,得到线面平行;
(2)利用空间向量法求出二面角的余弦值,再由同角三角函数的基本关系求出正弦值;
(3)设,则,利用空间向量求表示出线面角的正弦值,求出的值,得解.
解:建立以为原点,分别以,(为中点),的方向为轴,轴,轴正方向的空间直角坐标系(如图),
则,,,
,,.
(1)证明:,,
设为平面的法向量,
则,即,
可得,
又,可得,
又因为直线平面,所以直线平面;
(2),,,
设为平面的法向量,
则,即,可得,
设为平面的法向量,
则,即,可得,
所以,
所以二面角的正弦值为;
(3)设,则,
则,,
设为平面的法向量,
则,即,
可得,
由,得,
解得或(舍),所以.
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