题目内容

【题目】如图,在四棱柱中, 平面,底面为梯形, , ,点 分别为 的中点.

(Ⅰ)求证: 平面

(Ⅱ)求二面角的余弦值;

(Ⅲ)在线段上是否存在点,使与平面所成角的正弦值是,若存在,求的长;若不存在,请说明理由.

【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ) (Ⅲ)

【解析】试题分析:(Ⅰ)连接,证明四边形是平行四边形. 得到,即可证明平面

(Ⅱ)以为坐标原点,分别以直线 轴, 轴建立空间直角坐标系,分别求出面的法向量和面的法向量,即可求出二面角的余弦值;

(Ⅲ)存设点,所以

与平面所成角为,所以

所以,即可求出的长

试题解析:(Ⅰ)连接,因为点 分别为 的中点,

所以 .

所以四边形是平行四边形.

所以

因为平面 平面

所以平面

(Ⅱ)因为平面,

所以平面.

所以以为坐标原点,分别以直线 轴, 轴建立空间直角坐标系轴在平面

所以

所以 .

设平面的法向量为,所以

所以.

设平面的法向量为

所以

又二面角为锐角,

所以二面角的余弦值是

(Ⅲ)存在. 设点,所以

与平面所成角为,所以

所以,解得

所以

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