题目内容

(本小题满分12分)如图,正方形所在的平面与平面垂直,的交点,,且

 
   (1)求证:平面

   (2)求直线与平面所成的角的大小;

   (3)求二面角的大小.

(Ⅰ) 见解析   (Ⅱ)   (Ⅲ)


解析:

 
 
法一:(Ⅰ)∵四边形是正方形,

.   ………………………1分

∵平面平面,又∵

平面.          ……………………2分

平面.……………3分

平面.            ………………4分

 (Ⅱ)连结

平面

是直线与平面所成的角. ………5分

,则

,   ………………………6分

. 

即直线与平面所成的角为…8分

(Ⅲ)过,连结.   ……………………9分

平面平面

是二面角的平面角. ……10分

∵平面平面平面

中, ,有

由(Ⅱ)所设可得

.  ………………10分

∴二面角等于.      ……………………12分

解法二: ∵四边形是正方形 ,

∵平面平面平面,     ………2分

∴可以以点为原点,以过点平行于的直线为轴,

分别以直线轴和轴,建立如图所示的空

间直角坐标系

,则

      是正方形的对角线的交点,

.……………4分

(Ⅰ)

,   ……………………………………4分

平面.  ………………5分

(Ⅱ) 平面为平面的一个法向量,…………6分

.……………7分

.∴直线与平面所成的角为.   ……8分

(Ⅲ) 设平面的法向量为,则

      即

,则, 则.………………10分

又∵为平面的一个法向量,且

,设二面角的平面角为,则.∴二面角等于.…12分

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