题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面,底面是直角梯形,,,,是上的点.

(Ⅰ)求证:平面⊥平面;

(Ⅱ)若是的中点,且二面角的余弦值为,求直线与平面所成角的正弦值.

【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ).

【解析】

试题分析:(Ⅰ)要证面面垂直,就要证线面垂直,首选寻找直线垂直,在底面直角梯形中,,可证得,又可得,从而有平面,从而可得面面垂直;(Ⅱ)结合(Ⅰ)的证明,为了求直线与平面所成的角,以为原点,为轴,垂直于的直线为轴,为轴,建立空间直角坐标系,这样易写出各点坐标,同时设后分别可得,求出平面和平面的法向量,由二面角与法向量夹角的关系求得,由向量和的夹角(或补角)与直线和平面所成的角互余可得结论.

试题解析:(Ⅰ)证明:平面ABCD,平面ABCD,,

,,

,.

又,面,面.

平面,

∵平面,平面平面

(Ⅱ)以为原点,建立空间直角坐标系如图所示,

则C(0,0,0),(1,1,0),(1,-1,0)

设(0,0,)(),则(,,),

,,,

取=(1,-1,0)

则,为面的法向量

设为面的法向量,则,

即,取,,,则,

依题意,,则

于是.

设直线与平面所成角为,则,

即直线与平面所成角的正弦值为

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