题目内容

【题目】如图所示的几何,底为菱形,,.平面底面,,,.

(1)证明:平面平面;

(2)求二面角的正弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)

【解析】

(1)推导出,从而平面,进而.再由,得平面,推导出,从而平面,由此能证明平面平面;
(2)取中点G,从而平面,以、、所在直线分别为x轴、y轴、z轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角的余弦值.

解:(1)由题意可知,

又因为平面底面,所以平面,

从而.

因为,所以平面,

易得,,,

所以,故.

又,所以平面.

又平面,所以平面平面;

(2)取中点G,,相交于点O,连结,易证平面,

故、、两两垂直,以O为坐标原点,以、、所在直线分别为x轴、y轴、z轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系,

则,,,,

所以,,.

由(1)可得平面的法向量为.

设平面的法向量为,

则即

令,得,

所以.

从而,

故二面角的正弦值为.

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