题目内容
如图所示,四边形为直角梯形,
,
,
为等边三角形,且平面
平面
,
,
为
中点.
(1)求证:;
(2)求平面与平面
所成的锐二面角的余弦值;
(3)在内是否存在一点
,使
平面
,如果存在,求
的长;如果不存在,说明理由.
(1)参考解析;(2);(3)
,
【解析】
试题分析:(1)根据题意,由于三角形ABE是等边三角形,所以以线段AB的中点为坐标原点建立空间直角坐标系.写出相应点的坐标,表示出向量AB与向量DE,并求出两个向量的数量积为零,所以两个向量垂直,及对应的两条直线垂直.
(2)平面与平面垂直关键是求出两个平面的法向量,再根据法向量的夹角的余弦值的绝对值等于锐二面角的余弦值.
(3)用待定系数的方法,假设存在该点Q,要满足平面
,只需要向量PQ,与平面内任一两条直线所对应的向量的数量积为零即可,从而求出点Q的坐标即线段PQ的长.
试题解析:(1)证明:取中点
,连结
,
因为△是正三角形,所以
.
因为四边形是直角梯形,
,
,
所以四边形是平行四边形,
,
又,所以
.
所以平面
,
所以.
(2)【解析】
因为平面平面
,
,所以
平面
,
所以.
如图所示,以为原点建立空间直角坐标系.
则,
,
,
,
.
所以 ,
,
设平面的法向量为
,则
,
令,则
,
.所以
.
同理求得平面的法向量为
,设平面
与平面
所成的锐二面角为
,则
.
所以平面与平面
所成的锐二面角的余弦值为
.
(3)【解析】
设,因为
,
所以,
,
.
依题意即
解得 ,
.
符合点在三角形
内的条件.
所以,存在点,使
平面
,此时
.
考点:1.空间坐标系的建立.2.平面与平面所成的角.3.直线与平面垂直.4.代数运算能力.5.向量的数量积.6.相应的公式.
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