题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面是矩形,侧棱底面,且,为棱的中点,作交于点.

(1)证明:平面;

(2)若面与面所成二面角的大小为,求与面所成角的正弦值.

【答案】(1)证明见详解;(2).

【解析】

(1)先证,结合已知条件,即可求证;

(2)建立空间直角坐标系,由二面角大小求得长度,再用线面角的定义即可求解.

(1)因为平面,平面,故;

又因为四边形为矩形,故可得;

又平面,且,

故可得平面;

又因为平面,故可得,

又因为,为中点,故,

结合平面,,

故可得平面,

又因为平面,则.

由题可知,又平面,,

即证平面.

(2)因为平面,且底面为矩形,

故可得两两垂直.

则以为坐标原点,分别为轴建立空间直角坐标系,

如下图所示:

不妨设,故可得

,

由(1)中所得可知为平面的法向量,

容易知是平面的一个法向量.

又因为面与面所成二面角的大小为,

故可得,解得.

又因为平面,故可得即为所求.

在中,.

故与面所成角的正弦值为.

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