题目内容

【题目】如图,五面体中,,平面平面,平面平面,,,点是线段上靠近的三等分点.

(1)求证:平面;

(2)求直线与平面所成角的正弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2).

【解析】

(1)分别取、的中点、,连接、、、,证明出,可得出平面,证明出,可得出平面,利用面面平行的判定定理可得出平面平面,由此可得出平面;

(2)以为原点,、所在直线分别为轴、轴,以过点且垂直于平面的直线为轴建立空间直角坐标系,设,利用空间向量法可计算出直线与平面所成角的正弦值.

(1)如图,分别取、的中点、,连接、、、.

由题可知,.

设,易知,且.

因为平面平面,平面平面,平面,

所以平面.

同理平面,所以.

因为平面,平面,故平面.

因为,,所以.

因为,由余弦定理得,

,所以,

所以是以为斜边的等腰直角三角形,所以,

而,则.

因为平面,平面,所以平面.

因为,所以平面平面.

因为平面,所以平面;

(2)如图,连接,以为原点,、所在直线分别为轴、轴,以过点且垂直于平面的直线为轴建立如图所示的空间直角坐标系,

设,则,,,,,所以,.

设为平面的一个法向量,则,即,

取,则,,即.

易知,设直线与平面所成的角为.

故,即直线与平面所成角的正弦值为.

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