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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