Question

【題目】已知四棱錐，，，，點在底面上的射影是的中點，．

（1）求證：直線平面；

（2）若，、分別為、的中點，求直線與平面所成角的正弦值；

（3）當四棱錐的體積最大時，求二面角的大�。�

Answer 1

【答案】（1）證明見解析（2）（3）

【解析】

（1）連接，由題意可得出平面，可得出，由等腰三角形三線合一的思想可得出，再利用線面垂直的判定定理可得出結論；

（2）以點為坐標原點，、所在直線分別為、軸建立空間直角坐標系，先由求出點的坐標，然后利用空間向量法可求出直線與平面所成角的正弦值；

（3）設，則，，利用基本不等式求出三棱錐體積的最大值，求出的值，以點為坐標原點，、所在直線分別為、軸建立空間直角坐標系，利用空間向量法可求出二面角的大�。�

（1）連接，因為平面，平面，所以，

又因為，且為的中點，故．

又，所以平面；

（2）以為原點，、所在直線分別為、軸建立直角坐標系如圖所示，

則，，，，

于是，解得．即．

所以，，

設平面的法向量為，，，

則，令，得，

所以．

故直線與平面所成角的正弦值為；

（3）設，則，，

所以，

當且僅當即時取等號，此時，，

以為原點，、所在直線分別為、軸建立空間直角坐標系如圖所示，

則，，，．

設平面的法向量為，，，

則，令，得，

同理，可得平面的一個法向量為的，

所以，

又因為二面角為鈍二面角，所以二面角的大小為．