题目内容

【题目】如图,在三棱柱中,是边长为2的等边三角形,.

1)证明:平面平面

2分别是的中点,是线段上的动点,若二面角的平面角的大小为,试确定点的位置.

【答案】1)证明见解析;(2为线段上靠近点的四等分点,且坐标为

【解析】

1)先通过线面垂直的判定定理证明平面,再根据面面垂直的判定定理即可证明;

2)分析位置关系并建立空间直角坐标系,根据二面角的余弦值与平面法向量夹角的余弦值之间的关系,即可计算出的坐标从而位置可确定.

1)证明:因为

所以,即.

又因为,所以

,所以平面.

因为平面,所以平面平面.

2)解:连接,因为的中点,所以.

由(1)知,平面平面,所以平面.

为原点建立如图所示的空间直角坐标系

则平面的一个法向量是.

代入上式得,所以.

设平面的一个法向量为

,得.

,得.

因为二面角的平面角的大小为

所以,即,解得.

所以点为线段上靠近点的四等分点,且坐标为.

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