题目内容

【题目】如图,三棱锥,侧棱,底面三角形为正三角形,边长为,顶点在平面上的射影为,有,且.

(Ⅰ)求证: 平面

(Ⅱ)求二面角的余弦值;

(Ⅲ)线段上是否存在点使得⊥平面,如果存在,求的值;如果不存在,请说明理由.

【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ);(Ⅲ)见解析.

【解析】试题分析:(1)证线面平行,则要在平面找一线与之平行即可,显然分析即得证,(2)求二面角可借助空间直角坐标系将两个平面的法向量一一求出,再根据向量的数量积公式便可求解(3)存在问题可以根据结论反推即可,容易得因为,所以不垂直,故不存在

试题解析:

(Ⅰ)因为,且 ,所以

所以.

因为为正三角形,所以

又由已知可知为平面四边形,所以.

因为平面 平面

所以平面.

(Ⅱ)由点在平面上的射影为可得平面

所以 .

分别为建立空间直角坐标系,则由已知可知 .

平面的法向量

为平面的一个法向量,则

可得

,则,所以平面的一个法向量

所以

所以二面角的余弦值为.

(Ⅲ)由(Ⅱ)可得

因为

所以不垂直,

所以在线段上不存在点使得⊥平面.

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