(本小题满分12分)
如图,在直棱柱中,,, ,, 。
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)求直线与平面所成角的正弦值。
(Ⅰ)因为是直棱柱,所以,面,且面。又因为,且,所以面。因为面,所以。(证毕)
(Ⅱ)因为,所以直线与平面的夹角即直线与平面的夹角。建立直角坐标表系,用向量解题。设原点在点,为轴正半轴,为轴正半轴。设。则。因为,,所以。设平面的法向量为,则平面的一个法向量为,,所以平面的一个法向量为,,所以与平面夹角的正弦值是。
本题主要考查点、线、面位置关系。
(Ⅰ)利用直棱柱得到线面垂直,从而得到,再由平面几何解出底面对角线垂直,得到线面垂直,从而得到线线垂直。
(Ⅱ)建立空间直角坐标系,得到各个点的坐标,求出平面法向量和直线方向向量,求法向量和直线方向向量夹角的余弦值,即为所求正弦值。