题目内容

(07年湖南卷理)(12分)

如图2,分别是矩形的边的中点,是上的一点,将,分别沿翻折成,,并连结,使得平面

平面,,且.连结,如图3.

    图2                            

图3

(I)证明:平面平面;

(II)当,,时,求直线和平面所成的角.

解析:解法一:(I)因为平面平面,平面平面,,平面,所以平面,又平面,

所以平面平面.

(II)过点作于点,连结.

由(I)的结论可知,平面,

所以是和平面所成的角.

因为平面平面,平面平面,,

平面,所以平面,故.

因为,,所以可在上取一点,使,

又因为,所以四边形是矩形.

由题设,,,则.所以,

,,.

因为平面,,所以平面,从而.

故,.

又,由得.

故.

即直线与平面所成的角是.

解法二:(I)因为平面平面,平面平面,,

平面,所以平面,从而.又,

所以平面.因为平面,所以平面平面.

(II)由(I)可知,平面.故可以为原点,分别以直线

为轴、轴、轴建立空间直角坐标系(如图),

由题设,,,则,

,,相关各点的坐标分别是,

,,.

所以,.

设是平面的一个法向量,

由得故可取.

过点作平面于点,因为,所以,

于是点在轴上.

因为,所以,.

设(),由,解得,

所以.

设和平面所成的角是,则

.

故直线与平面所成的角是.

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