题目内容
【题目】已知四棱锥,底面
为菱形,
,
为
上的点,过
的平面分别交
,
于点
,
,且
平面
.
(1)证明:;
(2)当为
的中点,
,
与平面
所成的角为
,求
与平面
所成角的正弦值.
【答案】(1)见证明(2)
【解析】
(1)连结、
且
,连结
,先证明
平面
,可得
,再利用线面平行的性质定理证明
,从而可得结论;(2)利用(1)可证明
平面
,利用
与平面
所成的角为
求出线段间的等量关系,以
,
,
分别为
,
,
轴,建立空间直角坐标系,求出
,再利用向量垂直数量积为零列方程求出平面
的法向量,由空间向量夹角余弦公式可得结果.
(1)
连结、
且
,连结
.
因为,为菱形,所以,
,
因为,,所以,
,
因为,且
、
平面
,
所以,平面
,
因为,平面
,所以,
,
因为,平面
,
且平面平面
,
所以,,
所以,.
(2)
由(1)知且
,
因为,且
为
的中点,
所以,,所以,
平面
,
所以与平面
所成的角为
,所以
,
所以,,
,因为,
,所以,
.
以,
,
分别为
,
,
轴,如图所示建立空间直角坐标系
记,所以,
,
,
,
,
,
,
,
所以, ,
,
记平面的法向量为
,所以,
即
,
令,解得
,
,所以,
,
记与平面
所成角为
,所以,
.
所以,与平面
所成角的正弦值为
.

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