题目内容
【题目】如图,在四棱锥
中,底面
是圆内接四边形,
,
,
.
![]()
(1)求证:平面
⊥平面
;
(2)若点
在平面
内运动,且
平面
,求直线
与平面
所成角的正弦值的最大值.
【答案】(1)证明见解析;(2)![]()
【解析】
(1)连接
,交
于点
,连接
,先通过证明
,
得出
平面
,再根据面面垂直的判定定理由
平面
证明平面BED⊥平面
即可;(2)取
的中点
,
的中点
,先通过平面
//平面
得出点
在线段
上,然后建立空间直角坐标系并设
,从而求出平面
的法向量
及
的坐标,设直线
与平面
所成的角为
,则
,最后根据
即可求出
的最大值.
(1)证明:如图,连接
,交
于点
,连接
,
![]()
因为
,
,
,
所以
,易得
,
所以
,
所以
.
又
,
,所以
⊥平面
,
又
平面
,所以
.
又底面
是圆内接四边形,
因为
,
在
中,由
,
,可得
,
,
所以
,
,
易得
与
相似,所以
,
即
.
又
、
平面
,
,
所以
平面
,
又
平面
,所以平面BED⊥平面
.
(2)解:如图,取
的中点
,
的中点
,连接
,
,
,
则
,由(1)知,
,即
,
![]()
所以
为正三角形,所以
,又
,
所以平面
//平面
,
所以点
在线段
上.
以
为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,
则
,
,
,
,
,
,
所以
,
,
,
,
设平面
的法向量
,
则
,即
,
令
,则
,
设
,可得
,
设直线
与平面
所成的角为
,
则
,
因为
,所以当
时,
取得最大值
.
故直线
与平面
所成角的正弦值的最大值为
.
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