三、解答题
20.(本题14分)在如图所示的几何体中,平面
,
平面
,
,且
,
是
的中点.
(I)求证:;
(II)求与平面
所成的角的正切值.
本题主要考查空间线面关系、空间向量的概念与运算等基础知识,同时考查空间
想象能力和推理运算能力.满分14分.
方法一:
(I)证明:因为,
是
的中点,
所以.
又因为平面
,
所以.
(II)解:连结,设
,则
,
在直角梯形中,
,
是
的中点,
所以,
,
,
因此.
因为平面
,
所以,
因此平面
,
故是直线
和平面
所成的角.
在中,
,
,
.
方法二:
如图,以点为坐标原点,以
,
分别为
轴和
轴,过点
作与平面
垂直
的直线为轴,建立直角坐标系
,
设,则
,
,
.
,
.
(I)证明:因为,
,
所以,
故.
(II)解:设向量与平面
垂直,则
,
,
即,
.
因为,
,
所以,
,
即,
因为,
,
与平面
所成的角
是
与
夹角的余角,
所以.
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