题目内容

【题目】如图,四棱锥的底面是边长为的正方形, 底面 分别为的中点.

)求证: 平面

)若,试问在线段上是否存在点,使得二面角 的余弦值为?若存在,确定点的位置;若不存在,请说明理由.

【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ)满足条件的 存在,是 中点

【解析】试题分析:(1)证明线面平行,一般利用线面平行判定定理,即从线线平行出发给予证明,而线线平行的寻找与论证,往往需要结合平几知识,如本题取PD中点M,利用三角形中位线性质得,再结合平行四边形性质得四边形EFMA为平行四边形,从而得出EFAM,(2)涉及二面角问题,一般利用空间向量进行解决,首先根据题意建立恰当的空间直角坐标系,设立各点坐标,利用方程组求各面的法向量,结合向量数量积求向量夹角,最后根据二面角与向量夹角的关系列等量关系,求出待定参数

试题解析:证明:()取PD中点M,连接MFMA

PCD中,FPC的中点,

正方形ABCDEAB中点,

故四边形EFMA为平行四边形,∴EF∥AM

∵EF平面PADAM平面PAD

∴EF∥平面PAD

)结论:满足条件的Q存在,是EF中点.理由如下:

如图:以点A为坐标原点建立空间直角坐标系,

P002),B010),C110),E00),F1),

由题易知平面PAD的法向量为=010),

假设存在Q满足条件:设

λ

设平面PAQ的法向量为

,可得

由已知: ,解得:

所以满足条件的Q存在,是EF中点.

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