题目内容

【题目】如图,长方体的底面是正方形,点在棱上,.

(1)证明:平面;

(2)若,求二面角的正弦值.

【答案】(1)证明见解析(2)

【解析】

(1)根据长方体性质可知平面,从而,由题意,即可由线面垂直的判定定理证明平面;

(2)由题意,设,建立空间直角坐标系,即可写出各个点的坐标,求得平面和平面的法向量,即可由两个平面的法向量求得二面角夹角的余弦值,再由同角三角函数关系式即可求得二面角的正弦值.

(1)由已知得,平面,平面,

故.

又,且,

所以平面.

(2)由(1)知.由题设知,所以,

故,. 设,以为坐标原点,的方向为轴正方向,为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系:

则,,,,,,.

设平面的法向量为,则即.

所以可取.

设平面的法向量为,则即

所以可取.

于是.

由同角三角函数关系式可得二面角的正弦值为.

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