题目内容
【题目】如图,在四棱锥
中,
是边长为2的正方形,平面
平面
,直线
与平面
所成的角为
,
.
![]()
(1)若
,
分别为
,
的中点,求证:直线
平面
;
(2)求二面角
的正弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2)![]()
【解析】
(1)由平面
平面
得到
平面
,从而
,根据
,
得到
平面
,得到
,结合
,得到
平面
;
(2)
为原点,建立空间坐标系,得到平面
和平面
的法向量,利用向量的夹角公式,得到法向量之间的夹角余弦,从而得到二面角
的正弦值.
(1)证明:∵平面
平面
,平面
平面
,
,
平面
,
∴
平面
,
则
为直线
与平面
所成的角,为
,
∴
,
而
平面
,
∴![]()
又
,
为
的中点,
∴
,
平面
,![]()
则
平面
,
而
平面![]()
∴
,
又
,
分别为
,
的中点,
则
,
正方形
中,
,∴
,
又
平面
,
,
∴直线
平面
;
(2)解:以
为坐标原点,分别以
,
所在直线为
,
轴,
过
作
的平行线为
轴建立如图所示空间直角坐标系,
则
,
,
,
,
,
,
,
设平面
的法向量为
,
则
,即
,
取
,得
;
设平面
的法向量为
,
则
,即
,
取
,得
.
∴
.
∴二面角
的正弦值为![]()
.
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