题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面为直角梯形, 均为等边三角形,点的中点.

(1)证明:平面平面

(2)试问在线段上是否存在点使二面角的余弦值为若存在,请确定点的位置;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)见解析(2)点的中点

【解析】试题分析:(1连接,根据题设条件可证四边形为正方形,即可得,设相交于点,根据△与△均为等边三角形可证,即可证,从而证明平面平面;(2由题设条件及(1)可知,建立以点为坐标原点, 轴, 轴, 轴建立空间直角坐标系,分别求出平面和平面的一个法向量,结合二面角的余弦值为,即可求出点的位置.

试题解析:(1证明:连接,由于,点的中点,

∴四边形为正方形,可得

相交于点

又∵△与△均为等边三角形

在等腰△中,点的中点

,且相交于点,可得平面

又∵平面

∴平面平面

(2)由与△均为等边三角形,四边形为正方形, 相交于点,可知 ,所以,又平面平面,所以平面,以点为坐标原点, 轴, 轴, 轴建立空间直角坐标系.

可得

设点的坐标为 ,由 ,可得,故

为平面的一个法向量,则

,得,平面的一个法向量为

由已知 ,解得

所以,在线段上存在点,使二面角的余弦值为,且点的中点.

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