Question

【題目】如圖：在直三棱柱中，，，是棱上一點，是的延長線與的延長線的交點，且平面.

（1）求證：；

（2）求二面角的正弦值；

（3）若點在線段上，且直線與平面所成的角的正弦值為，求線段的長.

Answer 1

【答案】（1）證明見解析；（2）；（3）.

【解析】

（1）連結，設，連結，由平面，利用線面平行的性質，可得，由是的中點，證得為的中點；

（2）建立空間直角坐標系，用向量法求二面角的正弦值；

（3）在第二問的基礎上，設，根據直線與平面所成的角的正弦值，求出，求出線段的長

（1）連結，設，連結

∵平面，平面，平面平面，∴.

∵為正方形的中心，∴.∴.

∵，∴.

（2）以為坐標原點，為軸，為軸，為軸，如圖建立空間直角坐標系.

則，，，，，

設平面的法向量為，又

則，令，得，

設平面的法向量為，又

則則，令，得，

∴.

∴.

∴二面角的正弦值為.

（3）設，其中

∴

∵，∴

∴，.