题目内容
【题目】如图,在四棱锥中,已知底面,,,,,异面直线和所成角等于.
(1)求直线和平面所成角的正弦值;
(2)在棱上是否存在一点,使得平面与平面所成锐二面角的正切值为?若存在,指出点在棱上的位置;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2)存在这样的点,为棱上靠近的三等分点.
【解析】分析:(1)以为原点,,,所在直线分别为,,轴,建立空间直角坐标系.利用空间向量法能求出直线和平面所成角的正弦值.
(2)先假设棱上存在一点,求出平面与平面的法向量,进而求得二面角的余弦值,结合其正切值为,求出E点的位置.
详解:解:(1)如图,以为原点,,,所在直线分别为,,轴,建立空间直角坐标系.
易知是等腰直角三角形,∴.
设,则,,,,.
则,,
∵异面直线和所成角等于,
∴,即,解得,
∵,.
设平面的一个法向量为,
则由,得,所以可取,
∴.
∴直线和平面所成角的正弦值为.
(2)假设存在,设,且,则,
,设平面的一个法向量为,
则由,得,
取,又有平面的法向量,
由平面与平面所成锐二面角的正切值为,可知余弦值为,
由,得,
解得或(不合题意).
∴存在这样的点,为棱上靠近的三等分点.
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