如图,已知四棱锥,是以为斜边的等腰直角三角形,,,,为的中点。
(1)证明:平面;
(2)求直线与平面所成角的正弦值。
(1)取中点,连接、,因为为的中点,所以,,因为,,所以,且,所以四边形是平行四边形,所以,又因为平面,所以平面;
(2)过作,交的延长线于点。不妨设,则在和中,设,则易知,解得。过作底面的垂线且与底面交于点,易得,,,两两垂直,以为原点,以所在直线为轴,以所在直线为轴,以所在直线为轴,取,由题易得,,,,,,则,,。设平面的法向量为,则,令,则,故。设直线与平面所成的角为,则,故直线与平面所成角的正弦值为。
本题主要考查空间向量的应用和直线与平面的位置关系。
(1)取中点,由中位线定理得到,,由题意得到,,所以,且,即可证明是平行四边形,从而,即可证明平面;
(2)过作的垂线且交延长线于点,过作底面的垂线且与底面交于点,可证明,,两两垂直,建立空间直角坐标系,分别表示出,,,,点坐标,求出平面的法向量和向量,再求出与平面所成角的正弦值。