题目内容

【题目】如图,在多面体中,底面是边长为的菱形, ,四边形是矩形,平面平面 的中点.

(1)求证: 平面

(2)求直线与平面所成角的正弦值;

(3)求二面角的大小.

【答案】(1)见解析;(2);(3).

【解析】试题分析:(1)由平面 平面,及 ,得 平面(平面与平面垂直的性质);(2)建立适当的空间直角坐标系,求得平面的法向量的坐标及 ,可得 与平面所成角的夹角的正弦值;(3)由(2)的空间直角坐标,可求得 的法向量 ,平面 的法向量,得 ,由二面角为锐角,得所求二面角的值。

(1)证明:因为四边形是菱形,所以.

因为平面平面,且四边形是矩形,所以平面

又因为平面,所以.

因为,所以平面.

(2)设,取的中点,连接

因为四边形是矩形, 分别为 的中点,所以

又因为平面,所以平面

,得两两垂直,所以以为原点, 所在直线分别为轴, 轴, 轴,如图建立空间直角坐标系.

因为底面是边长为的菱形,

所以.

因为平面,所以平面的法向量.

设直线与平面所成角为,由,得

所以直线与平面所成角的正弦值为.

(3)由(2)得,

设平面的法向量为

所以

,得,由平面,得平面的法向量为

由图可知二面角为锐角,

所以二面角的大小为.

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