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,,是的中点.
(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 ,,结合得平面.由,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,是的中点,
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.
又且,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
由得解得
令,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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