如图,在长方体中,点,分别在棱,上,且,。
(1)证明:点在平面内。
(2)若,,,求二面角的正弦值。
(1)证明:如图所示,在上取一点,使,连接,,连接。
因为在矩形中,有,
所以且,
四边形为平行四边形,
所以。
又因为,
所以在长方体中,且,
所以四边形为平行四边形,
所以,
所以、、、四点共面,
故点在平面内。
(2)建立空间直角坐标系如图所示。
则,,,,,,,
所以,,,,
设平面的法向量为,
则有,,
设,
解得,,
即。
则有,
,
即,
因为,
所以二面角的正弦值是。
本题主要考查点、直线、平面的位置关系和空间向量的应用。
(1)在上取一点,使,连接,,连接。欲证明点在平面内,只需证明平面,即证明即可。
(2)建立空间直角坐标系,写出各点坐标和相关向量的坐标表示,通过平面和的法向量可求得的余弦值,从而可求得的正弦值。