题目内容

如图,在直三棱柱中,平面 侧面且.

(Ⅰ)求证:;

(Ⅱ)若直线AC与平面所成的角为,求锐二面角的大小.

 

(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ).

【解析】

试题分析:(Ⅰ)取 的中点D,连接AD,由已知条件推导出AD⊥平面,从而,由线面垂直得.由此能证明.(Ⅱ)方法一:连接CD,由已知条件得即为直线与平面所成的角,即为二面角的一个平面角,由此能求出二面角的大小.解法二(向量法):由(1)知且,所以以点为原点,以所在直线分别为轴建立空间直角坐标系,设,则,,,,,,, ,求出平面的一个法向量,设直线与平面所成的角为,则得,解得,即,求出平面的一个法向量为,设锐二面角的大小为,则,且, 即可求出锐二面角的大小.

试题解析:解(1)证明:如图,

取的中点,连接,因,则

由平面侧面,且平面侧面,

得,又平面, 所以.

因为三棱柱是直三棱柱,则,所以.

又,从而侧面 ,又侧面,故. -------6分

解法一:连接,由(1)可知,则是在内的射影

∴ 即为直线与所成的角,则 在等腰直角中,,且点是中点,∴ ,且,

∴

过点A作于点,连,由(1)知,则,且

∴ 即为二面角的一个平面角且直角中:,又, ∴ ,

且二面角为锐二面角 ∴ ,即二面角的大小为 ----12分

解法二(向量法):由(1)知且,所以以点为原点,以所在直线分别为轴建立空间直角坐标系,如图所示,且设,则,,,,,,,

设平面的一个法向量,由, 得:

令 ,得 ,则

设直线与所成的角为,则

得,解得,即

又设平面的一个法向量为,同理可得,设锐二面角的大小为,则

,且,得

∴ 锐二面角的大小为.

考点:1.用空间向量求平面间的夹角;2.空间中直线与直线之间的位置关系.

 

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