题目内容
如图6,正方形
所在平面与圆
所在平面相交于
,线段
为圆
的弦,
垂直于圆
所在平面,垂足
是圆
上异于
、
的点,
,圆
的直径为9.
(1)求证:平面
平面
;
(2)求二面角
的平面角的正切值.

(1)求证:平面
(2)求二面角
(1)见解析 (2) 
(1)证明:∵
垂直于圆
所在平面,
在圆
所在平面上,
∴
.
在正方形
中,
,
∵
,∴
平面
.
∵
平面
,
∴平面
平面
.
(2)解法1:∵
平面
,
平面
,
∴
.
∴
为圆
的直径,即
.
设正方形
的边长为
,
在
△
中,
,
在
△
中,
,
由
,解得,
.
∴
.
过点
作
于点
,作
交
于点
,连结
,

由于
平面
,
平面
,
∴
.
∵
,
∴
平面
.
∵
平面
,
∴
.
∵
,
,
∴
平面
.
∵
平面
,
∴
.
∴
是二面角
的平面角.
在
△
中,
,
,
,
∵
,
∴
.
在
△
中,
,
∴
.
故二面角
的平面角的正切值为
.
解法2:∵
平面
,
平面
,
∴
.
∴
为圆
的直径,即
.
设正方形
的边长为
,
在
△
中,
,
在
△
中,
,
由
,解得,
.
∴
.

以
为坐标原点,分别以
、
所在的直线为
轴、
轴建立如图所示的空间直角坐标系,则
,
,
,
,
.
设平面
的法向量为
,
则
即
取
,则
是平面
的一个法向量.
设平面
的法向量为
,
则
即
取
,则
是平面
的一个法向量.
∵
,
∴
.
∴
.
故二面角
的平面角的正切值为
.
∴
在正方形
∵
∵
∴平面
(2)解法1:∵
∴
∴
设正方形
在
在
由
∴
过点
由于
∴
∵
∴
∵
∴
∵
∴
∵
∴
∴
在
∵
∴
在
∴
故二面角
解法2:∵
∴
∴
设正方形
在
在
由
∴
以
设平面
则
取
设平面
则
取
∵
∴
∴
故二面角
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