题目内容

【题目】在四棱锥中,底面为平行四边形,平面平面是边长为4的等边三角形,的中点.

(1)求证:

(2)若直线与平面所成角的正弦值为,求平面 与平面所成的锐二面角的余弦值.

【答案】(1)见证明;(2)

【解析】

1)由面面垂直的性质可得平面.可得 ,结合平面.,可得,得到平面,从而可得结果;(2)根据直线与平面所成角的正弦值为,可求得 ,以所在的直线分别为轴,建立空间直角坐标系,利用向量垂直数量积为零列方程求出平面的一个法向量,结合平面的一个法向量为,利用空间向量夹角余弦公式可得结果.

(1)因为是等边三角形,的中点,

所以.

又平面平面,平面平面平面

所以平面.

所以

又因为

所以平面.所以.

又因为,所以.

平面,所以平面.

所以.

(2)

由(1)得平面.

所以就是直线与平面所成角.

因为直线与平面所成角的正弦值为,即,所以.

所以,解得.则.

由(1)得两两垂直,所以以为原点,所在的直线分别为轴,建立如图所示的空间直角坐标系,

则点

所以.

令平面的法向量为,则

解得

,可得平面的一个法向量为

易知平面的一个法向量为

设平面与平面所成的锐二面角的大小为,则.

所以平面与平面所成的锐二面角的余弦值为.

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