题目内容

【题目】如图,与都是边长为2的正三角形,平面平面,平面,.

(1)证明:直线平面

(2)求直线与平面所成的角的大小;

(3)求平面与平面所成的二面角的正弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2) .(3)

【解析】

(1)取CD中点O,连接MO,由面面垂直的性质定理得到线面垂直,再由线面平行的判定定理即证明MOAB,得到线面平行;

(2)取中点,连,,以为原点,直线、、为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,从而得到与平面的法向量的坐标,再求线面角的正弦值,从而得到线面角的大小;

(3)分别求出两个面的法向量,再求法向量夹角的余弦值,进而得到二面角的余弦值,最后利用同角三角函数的基本关系得到二面角的正弦值.

(1)取CD中点O,连接MO,平面平面,则平面,

平面,所以MOAB.

又面MCD,面MCD,所以面MCD.

(2)取中点,连,,则,,

又平面平面,则平面.

以为原点,直线、、为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系如图.

,则各点坐标分别为,,,,,

设直线与平面所成的角为,

因为,平面的法向量为,

则有,所以.

(3),.设平面的法向量为,

由得.解得,,取,

又平面的法向量为,则

设所求二面角为,则.

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