题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面为菱形,,,,,点为的中点.

(1)求证:平面;

(2)求平面与平面所成二面角的正弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

(1)求出和的数量关系,根据勾股定理可证,又是正三角形,所以,根据直线与平面垂直的判定定理,可证平面;

(2)建立空间直角坐标系,求出两平面的法向量所成的余弦值,从而可以求出平面与平面所成二面角的正弦值.

(1)证明:连结,,因为底面为菱形,,

故,又为的中点,故.

在中,,为的中点,所以.

设,则,,

因为,

所以.(也可通过来证明),

又因为,平面,平面,

所以平面;

(2)因为,,

,

所以平面,又平面,所以.

由(1)得平面,又平面,故有,又由,

所以,,所在的直线两两互相垂直.

故以为坐标原点,以,,所在直线为轴,轴,轴如图建系.

设,则,,,.

所以,,,

由(1)知平面,

故可以取与平行的向量作为平面的法向量.

设平面的法向量为,则,

令,所以.

设平面与平面所成二面角为,而

则,所以平面与平面所成二面角的正弦值为.

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