题目内容

【题目】如图,在四棱柱中,侧棱底面,,,,.

(1)求二面角的正弦值;

(2)点是线段的中点,点为线段上点,若直线与平面所成角的正弦值为,求线段的长.

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)以为原点建立空间直角坐标系,求出各点坐标,求出平面的法向量,平面的法向量,根据公式得到两个法向量之间的夹角余弦,再求出二面角的正弦值;(2)设,得到,,根据公式,表示出与之间的夹角余弦,即直线和平面所成角的正弦值,从而得到关于的方程,求出的值,得到线段的长.

(1)证明:如图,以为坐标原点,以、、所在直线分别为、、轴建系,

则,,,,,,,,

又因为分别为的中点,所以.

,,,

设是平面的法向量,

由,得,

取,得,

设是平面的法向量,

由,得,

取,得.

,

设二面角的平面角为,

所以,

所以二面角的正弦值为.

(2)由题意可设,其中,∴,,

又因为是平面的一个法向量,

所以,

设直线和平面所成角为,,

整理,得,

所以,

解得或(舍).

所以线段的长为.

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