(12分)
如图,直四棱柱的底面是菱形,,,,,,分别是,,的中点。
(1)证明:平面;
(2)求二面角的正弦值。
(1)由题可得,四边形为菱形,且,
连接,则。
又因为为的中点,则,
所以,即,
又因为平面,平面,平面,
则,,
所以以为原点,为轴,为轴,为轴建立空间直角坐标系,如下图所示,
由为中点,为中点,为中点,,,
可得,,,
则,,,
则,所以,,
又因为平面,平面,
所以平面。
(2)由题可得,,,,,
设平面的法向量为,平面的法向量为,
所以,,,,
所以由可得,
令,则,,则。
又因为,所以,
设二面角为,
则
,
所以二面角的正弦值为。
本题主要考查点、直线、平面的位置关系和空间向量的应用。
(1)建立以为原点,所在直线为轴,所在的直线为轴,所在直线为轴的空间直角坐标系,将,分别用空间向量坐标表示,通过可得,即,又因为平面,平面,则平面。
(2)设平面的法向量为,平面的法向量为,通过,可得法向量,由,可得法向量,即可得所求二面角余弦值的绝对值,从而求得正弦值。