题目内容

(本小题满分14分)如图,斜三棱柱的底面是直角三角形,,点在底面上的射影恰好是的中点,且.

(Ⅰ)求证:平面平面;

(Ⅱ)求证:;

(Ⅲ)求二面角的大小.

(Ⅰ)证明:设的中点为.

在斜三棱柱中,点在底面上的射影恰好是的中点,

     平面ABC.         ……………………1分

平面,

.               ……………………2分

,

∴.

,

∴平面.       ……………………4分

平面, 平面平面.   ……………………5分

解法一:(Ⅱ)连接,平面,

是直线在平面上的射影.     ……………………………5分

,四边形是菱形..   …………………7分

.        ………………………………………9分

(Ⅲ)过点作交于点,连接.

,平面.

.

是二面角的平面角.               ………………………………………11分

设,则,

....

平面,平面,..

在中,可求.

∵,∴.∴.

.   ………………………………………13分

.∴二面角的大小为.   ……………14分

解法二:(Ⅱ)因为点在底面上的射影是的中点,设的中点为,则平面ABC.以为原点,过平行于的直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系.

设,由题意可知,.

设,由,得

………………………………………7分

.  又..

.                                         …………………………………9分

(Ⅲ)设平面的法向量为.

则∴.

设平面的法向量为.则

∴.       ………………………………………12分

.             ……………………………13分

二面角的大小为.      …………………………………14分

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