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.
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【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
与
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
,
.
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
,
设
为平面
的一个法向量,则
由
可得![]()
令
,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
与
不垂直,
所以在线段
上不存在点
使得
⊥平面
.
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