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【題目】在四棱錐中,的中點,是等邊三角形,平面平面.

(Ⅰ)求證:平面

(Ⅱ)求二面角大小的正弦值.

【答案】(Ⅰ)證明見解析;(Ⅱ)

【解析】

(Ⅰ)取的中點為,連結,設,連結.根據題意可得到四邊形與四邊形均為菱形,即可說明,再由題意說明平面,即,又,即可說明,即可說明平面.

(Ⅱ)取的中點為,以為空間坐標原點,分別以的方向為軸、軸、軸的正方向,建立空間直角坐標系.令,則可寫出.即可求出平面的法向量,再由(1)知平面的法向量,代入公式即可求出二面角的平面角的余弦值,方可求出二面角大小的正弦值.

解:(Ⅰ)取的中點為,連結,設,連結.

∵四邊形與四邊形均為菱形

為等邊三角形,中點

∵平面平面且平面平面.

平面

平面

平面

分別為的中點∴

又∵

平面

平面

(Ⅱ)取的中點為,以為空間坐標原點,分別以的方向為軸、軸、軸的正方向,建立如圖所示的空間直角坐標系.

,則.

.

設平面的一法向量.

.

,則.

由(Ⅰ)可知,平面的一個法向量.

∴二面角的平面角的余弦值.

二面角大小的正弦值為.

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