题目内容
如图,在棱长为2的正方体中,分别是棱的中点,点分别在棱,上移动,且.
当时,证明:直线平面;
是否存在,使平面与面所成的二面角为直二面角?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
(1)详见解析;(2)
解析试题分析:(1)由正方体的性质得,当时,证明,由平行于同一条直线的两条直线平行得,根据线面平行的判定定理证明平面;(2)解法1,如图2,连结,证明四边形与四边形是等腰梯形,分别取、、的中点为、、,连结、,证明是平面与平面所成的二面角的平面角,设存在,使平面与平面所成的二面角为直二面角,求出的值;解法2,以为原点,射线分别为轴的正半轴建立如图3的空间直角坐标系,用向量法求解.
几何法:
(1)证明:如图1,连结,由是正方体,知,
当时,是的中点,又是的中点,所以,
所以,
而平面,且平面,
故平面.
(2)如图2,连结,因为、分别是、的中点,
所以,且,又,,
所以四边形是平行四边形,
故,且,
从而,且,
在和中,因为,,
于是,,所以四边形是等腰梯形,
同理可证四边形是等腰梯形,
分别取、、的中点为、、,连结
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