如图，三棱锥
中，
，
，
，点
在平面
内的射影恰为
的重心
，M为侧棱
上一动点．
（1）求证：平面
平面
；
（2）当M为的中点时，求直线
与平面
所成角的正弦值．
（1）详见解析；（2）
．
解析试题分析：（1）证明平面平面，证明面面垂直，先证线面垂直，即证一个平面过另一个平面的垂线，本题根据面面垂直的判定定理可知在平面内找一条直线与平面
垂直，由已知
平面，可得
，由题意可知，是等腰三角形，且为重心，既得，从而得
平面，可证平面平面；（2）当M为的中点时，求直线与平面所成角的正弦值，求线面角，传统方法是找线和射影所成的角，本题找射影比较麻烦，可用向量法来求，过作
的平行线为
轴，
为
轴，
为
轴建立空间直角坐标系，写出各点的坐标，求出平面的一个法向量，利用线面角的正弦值等于线和法向量所成角的余弦值即可求出直线与平面所成角的正弦值．
试题解析：（1）取中点
，连接
、
，
∵平面，∴
等腰中，为重心，∴
∴平面
∴平面平面 6分
（2）中，
∴
∵平面 ∴
∴
∴
过作的平行线为轴，为轴，为轴
建立空间直角坐标系
∴ 
设直线与平面所成角为
设平面的法向量为
∴
优学名师名题系列答案科目：高中数学 来源： 题型：解答题
如图，等腰梯形ABCD,AD//BC,P是平面ABCD外一点，P在平面ABCD的射影O恰在AD上，
.
（1）证明：
；
（2）求二面角A-BP-D的余弦值.
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科目：高中数学 来源： 题型：解答题
如图，
是以
为直径的半圆
上异于
、
的点，矩形
所在的平面垂直于半圆所在的平面，且
.
（1）求证：
；
（2）若异面直线
和
所成的角为
，求平面
与平面
所成的锐二面角的余弦值.
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科目：高中数学 来源： 题型：解答题
如图，已知平面四边形
中，
为
的中点，
，
，
且
．将此平面四边形沿
折成直二面角
，
连接
，设
中点为
．
（1）证明：平面
平面
；
（2）在线段
上是否存在一点
，使得
平面？若存在，请确定点的位置；若不存在，请说明理由．
（3）求直线
与平面所成角的正弦值．
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科目：高中数学 来源： 题型：解答题
如右图，在棱长为a的正方体ABCDA1B1C1D1中，G为△BC1D的重心，
(1)试证：A1、G、C三点共线；
(2)试证：A1C⊥平面BC1D；
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科目：高中数学 来源： 题型：解答题
如图甲，在平面四边形ABCD中，已知∠A＝45°，∠C＝90°，∠ADC＝105°，AB＝BD，现将四边形ABCD沿BD折起，使平面ABD⊥平面BDC(如图乙)，设点E、F分别为棱AC、AD的中点．
(1)求证：DC⊥平面ABC；
(2)求BF与平面ABC所成角的正弦值；
(3)求二面角B－EF－A的余弦值．
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科目：高中数学 来源： 题型：解答题
如图，四棱锥
的底面
为一直角梯形，侧面PAD是等边三角形，其中
，
,平面
底面，
是
的中点．
(1)求证:
//平面
；
(2)求
与平面BDE所成角的余弦值；
(3)线段PC上是否存在一点M，使得AM⊥平面PBD，如果存在，求出PM的长度；如果不存在，请说明理由。
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中，底面
是直角梯形，
,
，
平面
，
，
,
，且
．
平面
与平面
所成二面角的大小为
，求
的值．
中,侧面
底面
,
,底面
,
,
,
．
平面
;
为侧棱
上一点，
，试确定
的值,使得二面角
为
．