题目内容
【题目】如图,在直三棱柱中,,,点为棱的中点,点为线段上一动点.
(Ⅰ)求证:当点为线段的中点时,平面;
(Ⅱ)设,试问:是否存在实数,使得平面与平面所成锐二面角的余弦值为?若存在,求出这个实数;若不存在,请说明理由.
【答案】(Ⅰ)见解析;(2)或
【解析】试题分析:
(Ⅰ)连、,由题意可证得.又在平面,从而可得平面.(Ⅱ)由题意可建立空间直角坐标系,结合条件可得,从而可得平面的法向量,同理可得平面的法向量,根据解得或,故存在实数满足条件.
试题解析:
(Ⅰ)证明:连、,
∵点为线段的中点,
∴、、三点共线.
∵点、分别为和的中点,
∴.
在直三棱柱中,,
∴平面,
∴,
又,
∴四边形为正方形,
∴,
∵、平面,
∴平面,
而,
∴平面.
(Ⅱ)解:以为原点,分别以、、为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,
连接、,设,
∵,
∴,
∴,∴.
∵点在线段上运动,
∴平面的法向量即为平面的法向量,
设平面的法向量为,
由得,令得,
设平面的法向量为,
由得,
令得,取,
由题意得| ,
∴,
解得或.
∴当或时,平面与平面所成锐二面角的余弦值为.
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