题目内容

【题目】在如图所示的多面体中,平面平面,且的中点.

(1)求证:

(2)求平面与平面所成的二面角的正弦值;

(3)在棱上是否存在一点,使得直线与平面所成的角是. 若存在,指出点的位置;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)见解析

(2)

(3)在棱上存在一点,使直线与平面所成的角是,点为棱的中点.

【解析】

(Ⅰ)由的中点,得到,进而得,利用线面垂直的判定定理,证得平面,进而得到

(Ⅱ)以为原点,分别以轴,如图建立坐标系,求得平面和平面的一个法向量,利用向量的夹角公式,即可求解.

(Ⅲ)设,求得,利用向量的夹角公式,求得,即可求解.

1)证明:∵ 的中点,∴

平面,∴

,∴平面

2)以为原点,分别以 轴,如图建立坐标系

则:

设平面的一个法向量,则:

,所以

设平面的一个法向量,则

,所以

故平面与平面所成的二面角的正弦值为

3)在棱上存在一点,使得直线与平面所成的角是

,∴

若直线与平面所成的的角为

,解得

所以在棱上存在一点,使直线与平面所成的角是,点为棱的中点.

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