题目内容
【题目】已知四棱锥
,
,
,
,点
在底面
上的射影是
的中点
,
.
(1)求证:直线
平面
;
(2)若
,
、
分别为
、
的中点,求直线
与平面
所成角的正弦值;
(3)当四棱锥
的体积最大时,求二面角
的大小.
![]()
【答案】(1)证明见解析(2)
(3)![]()
【解析】
(1)连接
,由题意可得出
平面
,可得出
,由等腰三角形三线合一的思想可得出
,再利用线面垂直的判定定理可得出结论;
(2)以点
为坐标原点,
、
所在直线分别为
、
轴建立空间直角坐标系,先由
求出点
的坐标,然后利用空间向量法可求出直线
与平面
所成角的正弦值;
(3)设
,则
,
,利用基本不等式求出三棱锥
体积的最大值,求出
的值,以点
为坐标原点,
、
所在直线分别为
、
轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法可求出二面角
的大小.
(1)连接
,因为
平面
,
平面
,所以
,
又因为
,且
为
的中点,故
.
又
,所以
平面
;
![]()
(2)以
为原点,
、
所在直线分别为
、
轴建立直角坐标系如图所示,
则
,
,
,
,
![]()
于是
,解得
.即
.
所以
,
,![]()
设平面
的法向量为
,
,
,
则
,令
,得
,
所以
.
故直线
与平面
所成角的正弦值为
;
(3)设
,则
,
,
所以![]()
,
![]()
当且仅当
即
时取等号,此时
,
,
以
为原点,
、
所在直线分别为
、
轴建立空间直角坐标系如图所示,
![]()
则
,
,
,
.
设平面
的法向量为
,
,
,
则
,令
,得
,
同理,可得平面
的一个法向量为的
,
所以
,
又因为二面角
为钝二面角,所以二面角
的大小为
.
练习册系列答案
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偏爱蔬菜 | 偏爱肉类 | |
男生 | 4 | 8 |
女生 | 16 | 2 |
(1)求这30名学生中偏爱蔬菜的概率;
(2)根据表格中的数据,是否有99.5%的把握认为偏爱蔬菜与偏爱肉类与性别有关?
附:
,
.
| 0 | 0 | 0 |
6 | 7 | 10.8 |