Question

(本小题满分15分)  如图，在三棱锥中，，，点分别是的中点，底面．

（1）求证：平面；

（2）当时，求直线与平面所成角的正弦值；

（3）当为何值时，在平面内的射影恰好为的重心．

Answer

（1）证明见解析。

（2）

（3）

【解析】（1）证明：平面，．

以为原点，建立如图所示空间直角坐标系．

设，则．

设，则．

为的中点，．

，．

，平面．

（2），即，，

可求得平面的法向量．

．

设与平面所成的角为，

则．

与平面所成的角的正弦值为．

（3）的重心，，平面，．又，．．

，即．反之，当时，三棱锥为正三棱锥．

在平面内的射影为的重心．