如图,四棱锥的底面是正方形,⊥底面,点在棱上.(1)求证:平面⊥平面;(2)当且为的中点时,求与平面所成角的正弦值.-高三数学

题目简介

如图,四棱锥的底面是正方形,⊥底面,点在棱上.(1)求证:平面⊥平面;(2)当且为的中点时,求与平面所成角的正弦值.-高三数学

题目详情

如图,四棱锥的底面是正方形,⊥底面,点在棱上.

(1)求证:平面⊥平面
(2)当的中点时,求与平面所成角的正弦值.
题型:解答题难度:偏易来源:不详

答案

(Ⅰ)利用线面垂直证明面面垂直;(Ⅱ)

试题分析:(Ⅰ)∵四边形ABCD是正方形,∴ACBD
PD⊥底面ABCD,∴PDAC,∴AC⊥平面PDB
,∴平面AEC⊥平面PDB.              (6分)
(Ⅱ)方法一:如图1,设ACBD=O,连接OE

由(Ⅰ)知AC⊥平面PDBO,∴∠AEOAE与平面PDB所成的角,   
∵O,E分别为DB、PB的中点,∴OE∥PD,且OE=PD,
又∵PD⊥底面ABCD, ∴OE⊥底面ABCD,OE⊥AO,      
在Rt△AOE中,由PD=AB,
,则,∴,于是
即AE与平面PDB所成角的正弦值为.               (12分)
方法二:如图2,以D为原点建立空间直角坐标系Dxyz

AE与平面PDB所成的角为

于是,所以
且平面的法向量,所以
AE与平面PDB所成角的正弦值为.               (12分)
点评:直线和平面成角的重点是研究斜线和平面成角,常规求解是采用“作、证、算”,但角不易作出时,可利用构成三条线段的本质特征求解,即分别求斜线段、射影线段、点A到平面的距离求之.

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