题目内容

直四棱柱中,底面为菱形,且延长线上的一点,.设.

(Ⅰ)求二面角的大小;
(Ⅱ)在上是否存在一点,使?若存在,求的值;不存在,说明理由.

(1);(2)存在点使此时

解析试题分析:本题主要以直三棱柱为几何背景考查线线垂直、线面垂直、线面平行和二面角的求法,可以运用空间向量法求解,突出考查空间想象能力和计算能力.第一问,第一问,通过对题目的分析建立空间直角坐标系,得到点和向量的坐标,先由线面垂直得出平面的法向量为,再利用,求出平面的法向量,最后利用夹角公式求出夹角余弦值,通过观察判断确定二面角为锐角;第二问,先假设存在,利用共线向量,得到的关系,从而得到的坐标,下面求的坐标,利用第一问中的的坐标计算的坐标,如果平面,则与平面的法向量垂直,所以,利用这个方程解题,如果有解,则存点,若无解,则不存在点.
试题解析:(Ⅰ)设交于,如图所示建立空间直角坐标系


平面
          2分
设平面的法向量为 
则由   令
平面的一个法向量为
又平面的法向量为
∴二面角大小为           6分

(Ⅱ)设
   10分

存在点使此时         12分
考点:1.空间向量法;2.线面垂直;3.夹角公式;4.向量垂直的充要条件.

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