题目内容
(08年鹰潭市二模理)(12分)如图,正方形
所在的平面与平面
垂直,
是
和
的交点,
,且
.
(Ⅰ)求证:
平面
;
(Ⅱ)求直线
与平面
所成的角的大小;
(Ⅲ)求二面角
的大小.
![]()
解析:解法一:(Ⅰ)∵四边形
是正方形,
. ………………………1分
∵平面
平面
,
又∵
,
平面
.……………………3分
平面
,
![]()
.
平面
. ………………4分
(Ⅱ)连结
,
平面
,
是直线
与平面
所成的角.……………………5分
设
,则
,
, ……………………6分
,
.
即直线
与平面
所成的角为
. …………………8分
(Ⅲ)过
作
于
,连结
. …………………………9分
平面
,
.
平面
.
是二面角
的平面角.…………………10分
∵平面
平面
,
平面
.
![]()
.
在
中,
,有
.
由(Ⅱ)所设
可得
,
,
.………………………11分
.
.
∴二面角
等于
. ………………………12分
解法二: ∵四边形
是正方形 ,
,∵平面
平面
,
平面
, ……………………2分
∴可以以点
为原点,以过
点平行于
的直线为
轴,分别以直线
和
为
轴和
轴,
建立如图所示的空间直角坐标系
.
设
,则
![]()
,
是正方形
的对角线的交点,
.……………………4分
(Ⅰ)
,
,
,
,…………………………5分
![]()
平面
. ……………………6分
(Ⅱ)
平面
,
为平面
的一个法向量,………………………7分
,
.………………………8分
.
∴直线
与平面
所成的角为
.……………………9分
(Ⅲ) 设平面
的法向量为
,则
且
,
且
.
即![]()
取
,则
, 则
.……………………10分
又∵
为平面
的一个法向量,且
,
,……………………11分
设二面角
的平面角为
,则
,
.
∴二面角
等于
.…………………………………12分
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