题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面是圆内接四边形,.

(1)求证:平面⊥平面

(2)若点在平面内运动,且平面,求直线与平面所成角的正弦值的最大值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

1)连接,交于点,连接,先通过证明得出平面,再根据面面垂直的判定定理由平面证明平面BED⊥平面即可;(2)取的中点的中点,先通过平面//平面得出点在线段上,然后建立空间直角坐标系并设,从而求出平面的法向量的坐标,设直线与平面所成的角为,则,最后根据即可求出的最大值.

(1)证明:如图,连接,交于点,连接

因为

所以,易得

所以

所以.

,所以⊥平面

平面,所以.

又底面是圆内接四边形,

因为

中,由,可得

所以

易得相似,所以

.

平面

所以平面

平面,所以平面BED⊥平面.

(2)解:如图,取的中点的中点,连接

,由(1)知,,即

所以为正三角形,所以,又

所以平面//平面

所以点在线段.

为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,

所以

设平面的法向量

,即

,则

,可得

设直线与平面所成的角为

因为,所以当时,取得最大值.

故直线与平面所成角的正弦值的最大值为.

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