题目内容

【题目】如图所示多面体,其底面为矩形且,四边形为平行四边形,点在底面内的投影恰好是的中点.

(1)已知为线段的中点,证明:平面

(2)若二面角大小为,求直线与平面所成角的正弦值.

【答案】(1)详见解析;(2).

【解析】

1)连结,连结由三角形中位线定理可得,可得平面,可证明平面,从而平面平行于平面平面;(2)以的中点为原点,以的垂直平分线、为坐标轴,建立如空间直角坐标系,设,求出平面的法向量与平面的法向量,由二面角大小为,利用空间向量夹角余弦公式求出,求出的坐标,由夹角公式可得结果.

(1)连结,连结的中位线,

平面,而平面平面.

又知平面平面平面

相交,由它们确定的平面平行于平面

平面平面.

(2)以的中点为原点,以的垂直平分线、为坐标轴,建立如图所示空间直角坐标系,设,其余各点分别是:

,所以

又设平面的法向量为.

,得

易得平面的法向量为

因为二面角大小为.所以由

解得.

故直线与平面

所成角的正弦为.

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