Question

【題目】如圖，在底面是菱形的四棱錐中, 平面， ，點分別為的中點，設直線與平面交于點.

（1）已知平面平面，求證： .

（2）求直線與平面所成角的正弦值.

Answer 1

【答案】（1）見解析（2）.

【解析】試題分析：（1）由三角形中位線定理可得,利用線面平行的判定定理可得平面,在根據線面平行的性質定理可得；（2）由勾股定理可得 ， ∵平面，由此可以點為原點，直線分別為軸建立空間直角坐標系，利用兩直線垂直數量積為零列出方程組，分別求出直線的方向向量與平面的法向量，利用空間向量夾角余弦公式.

試題解析：（1）∵, 平面, 平面.

∴平面,

∵平面,平面平面

∴.

（2）∵底面是菱形， 為的中點 ∴

∴ ∵平面，則以點為原點，直線分別為軸建立如圖所示空間直角坐標系則

∴， ，

設平面的法向量為，有得

設，則，

則解之得，∴，

設直線與平面所成角為

則

∴直線與平面所成角的正弦值為.

【方法點晴】本題主要考查線面平行的性質與判定以及利用空間向量求線面角，屬于難題. 空間向量解答立體幾何問題的一般步驟是：（1）觀察圖形，建立恰當的空間直角坐標系；（2）寫出相應點的坐標，求出相應直線的方向向量；（3）設出相應平面的法向量，利用兩直線垂直數量積為零列出方程組求出法向量；（4）將空間位置關系轉化為向量關系；（5）根據定理結論求出相應的角和距離.