Question

（本小題滿分12分）

已知：如圖，在四棱錐中，四邊形為正方形，，且，為中點．

（1）證明：//平面；

（2）證明：平面平面；

（3）求二面角的正弦值．

 

Answer 1

【答案】

(1) 結交于點，連結，那么根據中位線性質可知// ，那么結合線面平行的判定定理來得到。

(2)建立空間直角坐標系，然后結合空間向量的平面的法向量，借助于法向量的垂直來證明面面垂直。

(3)

【解析】

試題分析：解：（1）

證明：連結交于點，連結                 ……………………1分

為中點，為中點，

//                                           ……………………2分

平面，平面，        ………3分

∴ //平面．                       

（2）證明：

⊥平面        

平面，

．                          …………4分

又在正方形中且， …5分

∴平面．                                 ……………………6分

又平面，

∴平面平面．                            ……………………7分

（3）如圖，以為坐標原點，所在直線分別為軸，軸，軸建立空

間直角坐標系．

由可知的坐標分別為

（0, 0, 0）, （2, 0, 0）,（2, 2, 0）,

（0, 2, 0）, （0, 0, 2）, （0, 1, 1） ．………9分

平面，∴是平面的法向量，=（0, 0, 2）．

設平面的法向量為

, ,

則 即                       

∴ 

∴ 令,則．                            ………………11分

∴,           

二面角的正弦值為                      …………………12分

考點：考查了線面的關系，面面垂直二面角的知識。

點評：解決證明試題，一般要運用線面平行的判定定理以及面面垂直的判定定理，來分析得到，而對于求解二面角一般可以運用定義法，或者是三垂線定理法，以及向量法來表示得到，屬于中檔題。