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及的坐标,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.
又,,所以⊥平面,
又平面,所以.
又底面是圆内接四边形,
因为,
在中,由,,可得,,
所以,,
易得与相似,所以,
即.
又、平面,,
所以平面,
又平面,所以平面BED⊥平面.
(2)解:如图,取的中点,的中点,连接,,,
则,由(1)知,,即,
所以为正三角形,所以,又,
所以平面//平面,
所以点在线段上.
以为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,,,,,,
所以,,
,,
设平面的法向量,
则,即,
令,则,
设,可得
,
设直线与平面所成的角为,
则,
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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