(本小题满分12分)
如图,四棱锥中,底面为菱形,底面,,,是上的一点,。
(1)证明:平面;
(2)设二面角为,求与平面所成角的大小。
(1)因为底面为菱形,所以,又底面,所以
设,连结,
因为,,,故,,,
从而,;
因为,,所以,,由此知,
与平面内两条相交直线,都垂直,所以平面。
(2)在平面内过点作,为垂足,
因为二面角为,所以平面平面;
又平面平面,故平面,;
与平面内两条相交直线,都垂直,故平面,于是,所以底面为正方形,,。
设到平面的距离为,
因为,且平面,平面,故平面,、两点到平面的距离相等,即;
设与平面所成的角为,则,
所以与平面所成的角为。
本题主要考查空间几何体中的线面位置关系。
(1)欲证明平面,只需证垂直平面中的两条相交直线。
(2)求二面角及线面成角的步骤:找角、证角、求角。
由二面角为,可得。平面,、两点到平面的距离相等,即,所以与平面所成的角为,则。