题目内容

【题目】如图,在直三棱柱中,的中点.

1)求证:平面

2)求二面角的余弦值;

3)试问线段上是否存在点,使与面所成角的正弦值为?若存在,求出此时的长,若不存在,请说明理由.

【答案】1)证明见解析;(2;(3)不存在,理由见解析

【解析】

1)连接于点,得的中位线,再由线面平行的判定定理即可证明;

2)建立直角坐标系,由两个平面的法向量的夹角即可得出二面角;

3)设点,表示出向量,由线面角的夹角公式求出的值即可判断.

1)如图,连接于点

因为是直三棱柱,所以四边形是矩形,

的中点,又中点,

所以的中位线,所以

平面平面

所以平面

2)因为是直三棱柱,,所以两两垂直,

如图建立空间直角坐标系,设

所以

设平面的法向量,则

,令,则

所以

易知平面的法向量

由二面角是锐角,

所以

即二面角的余弦值为

3)设线段上存在点

由(2)知,平面平面的法向量

因为与面所成角的正弦值为

所以

解得

所以在线段上不存在点,使得与面所成角的正弦值为.

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