题目内容
【题目】菱形
中,![]()
平面
,
,
,
![]()
(1)证明:直线
平面
;
(2)求二面角
的正弦值;
(3)线段
上是否存在点
使得直线
与平面
所成角的正弦值为
?若存在,求
;若不存在,说明理由.
【答案】(1)证明见解析(2)
(3)存在,![]()
【解析】
(1)建立以
为原点,分别以
,
(
为
中点),
的方向为
轴,
轴,
轴正方向的空间直角坐标系,求出直线
的方向向量,平面
的法向量,证明向量垂直,得到线面平行;
(2)利用空间向量法求出二面角的余弦值,再由同角三角函数的基本关系求出正弦值;
(3)设
,则
,利用空间向量求表示出线面角的正弦值,求出
的值,得解.
解:建立以
为原点,分别以
,
(
为
中点),
的方向为
轴,
轴,
轴正方向的空间直角坐标系(如图),
![]()
则
,
,
,
,
,
.
(1)证明:
,
,
设
为平面
的法向量,
则
,即
,
可得
,
又
,可得
,
又因为直线
平面
,所以直线
平面
;
(2)
,
,
,
设
为平面
的法向量,
则
,即
,可得
,
设
为平面
的法向量,
则
,即
,可得
,
所以
,
![]()
所以二面角
的正弦值为
;
(3)设
,则
,
则
,
,
设
为平面
的法向量,
则
,即
,
可得
,
由
,得
,
解得
或
(舍),所以
.
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