题目内容

【题目】如图,在四棱柱中,底面为等腰梯形,,.平面平面,四边形为菱形,.

(1)求证:;

(2)求与平面所成角的正弦值.

【答案】(1)证明见解析(2)

【解析】

方法一(几何法):(1)通过证明,证得平面,由此证得;(2)作出直线与平面所成角,利用两角差的正切公式,求得线面角的正切值,再转化为正弦值.

方法二(向量法):(1)取中点,连接,证得底面,由此以为原点建立空间直角坐标系,通过计算,证得.(2)由(1)计算出直线的方向向量和平面的法向量,由此计算出与平面所成角的正弦值.

方法一、

(1)连接、,取中点,连接、.

∵等腰梯形中,,.

∴,.

又∵在菱形中,,∴.

又平面平面,交线为,∴底面.

∵,,

∴四边形为平行四边形,.

∴底面,∴,

又∵,相交,∴平面,

∴.

(2)取中点,连接,,,,相交于点,连接,显然平面平面.

∵平面,∴平面平面,∴平面平面,交线为,∴为与平面所成角.

∵,,

∴,∴由解得.∴与平面所成角的正弦值为.

方法二、

(1)取中点,连接.

∵四边形为菱形,,∴.

又平面平面,交线为,∴底面.

以为原点如图建立空间直角坐标系,

则,,,,.

∴,

,

∴,∴.

(2),设平面的法向量为,则,取,.

∴与平面所成角的正弦值为.

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