题目内容
【题目】如图1,在矩形
中,
,
,
为
的中点,
为
中点.将
沿
折起到
,使得平面
平面
(如图2).
![]()
(1)求证:
;
(2)求直线
与平面
所成角的正弦值;
(3)在线段
上是否存在点
,使得
平面
? 若存在,求出
的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)
;(3)见解析
【解析】
(1)先证明
平面
.再证明
.(2) 以
为原点,
所在直线分别为
轴建立空间直角坐标系(如图),利用向量法求直线
与平面
所成角的正弦值
.(3) 假设在线段
上存在点
,使得
平面
.设
,且
,根据
平面
求得
,所以当
时,
平面
.
(1)由已知
,
因为
为
中点,所以
.
因为平面
平面
,且平面
平面
,
平面
,所以
平面
.
又因为
平面
,所以
.
(2)设
为线段
上靠近
点的四等分点,
为
中点.
由已知易得
.
由(1)可知,
平面
,
所以
,
.
以
为原点,
所在直线分别为
轴
建立空间直角坐标系(如图).
![]()
因为
,
,
所以
.
设平面
的一个法向量为
,
因为
,
所以
即
取
,得
.
而
.
所以直线
与平面
所成角的正弦值
(3)在线段
上存在点
,使得
平面
.
设
,且
,则
,
.
因为
,所以
,
所以
,
所以
,
.
若
平面
,则
.即
.
由(2)可知,平面
的一个法向量
,
即
,解得
,
所以当
时,
平面
.
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