(本小题满分12分)
如图,在长方体中,,,、分别是棱、的中点,证明、、、四点共面,并求直线与平面所成的角的大小。
(1)连接,因为、分别是、的中点,所以是的中位线,所以,由长方体的性质知,所以,所以、、、四点共面。
(2)以为坐标原点,、、分别为、、轴,建立空间直角坐标系,求得,,,设平面的法向量为,则,,即,,令,得,,所以,,所以直线与平面所成的角的大小为。
本题主要考查空间直角坐标系和空间向量及其运算。
(1)由中位线的性质和长方体的性质可得,平行的两直线必定共面,所以可证、、、四点共面。
(2)首先建立空间直角坐标系,写出平面上两相交向量及的坐标,设平面的法向量的坐标,根据法向量与平面内任意向量的内积为求出法向量,从而可以求出法向量与的余弦值,该余弦值的绝对值即为与平面所成角的正弦值。