如图,边长为的正方形所在的平面与半圆弧所在平面垂直,是上异于,的点。
(1)证明:平面平面;
(2)当三棱锥体积最大时,求面与面所成二面角的正弦值。
(1)由题设知,平面平面,交线为。
因为为正方形,,平面,
所以平面,故。
因为为上异于,的点,且为直径,
所以。
又,
所以平面。
而平面,
故平面平面。
(2)因为三棱锥底面固定,
所以当三棱锥体积最大时,在半圆弧弧顶,
所以作交于,为半圆弧的圆心。
取中点,连接、,
因为为中点,
所以,,
所以为面与面所成二面角。
因为正方形的边长为,
所以,
即面与面所成二面角的正弦值为。
本题主要考查空间几何体。
(1)由两平面垂直且为正方形,可以得到一组线面垂直,即半圆弧所在平面,由此得到线线垂直;又由点在圆弧上且为圆的直径,可得,即有线面垂直平面,再由线面垂直即可得面面垂直。
(2)根据体积最大值确定点位置,由线面关系,可以得到二面角,再由线段长度即可得到二面角正弦值。