(本小题满分13分)
如图,在四棱锥中,底面为平行四边形,,,为中点,平面,,为中点。
(Ⅰ)证明:平面;
(Ⅱ)证明:平面;
(Ⅲ)求直线与平面所成角的正切值。
(Ⅰ)连结,,在平行四边形中,因为为的中点,所以为的中点,又为的中点,所以。因为平面,平面,所以平面。
(Ⅱ)因为,且,所以,即。又平面,平面,所以,而 ,所以平面。
(Ⅲ)取中点,连接,,因为为的中点,所以,且,由平面,得平面,所以是直线与平面所成的角。在中,,,所以,从而,在中,,即直线与平面所成角的正切值。
本题主要考查直线与平面平行、直线与平面垂直、直线与平面所成的角等基础知识以及空间想象能力。
(Ⅰ)欲证明平面,只需证明,即只需证明是的中位线即可。
(Ⅱ)欲证明平面,只需证明和。利用的几何关系即可证明;利用平面即可证明。
(Ⅲ)取中点,连接,,利用几何关系可证明,则有是直线与平面所成的角,然后利用几何关系求解即可。