题目内容

【题目】如图,在直三棱柱中,平面侧面,且

(1)求证: ;

(2)若直线与平面所成的角为,请问在线段上是否存在点,使得二面角的大小为,请说明理由.

【答案】(1)详见解析, (2)

【解析】(1)证明:连接于点

,则

由平面侧面,且平面侧面

,又平面, 所以.

三棱柱是直三棱柱,则,所以.

,从而侧面 ,又侧面,故.

(2)由(1),则直线与平面所成的角

所以,所以

假设在线段上是否存在一点,使得二面角的大小为

是直三棱柱,所以以点为原点,以所在直线分别为轴建立空间直角坐标系,如图所示,且设,则由,得

所以

设平面的一个法向量,由 得:

,取

由(1)知,所以平面的一个法向量

所以,解得

∴点为线段中点时,二面角的大小为

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