题目内容
在直角梯形中,
,
,
,如图,把
沿
翻折,使得平面
平面
.
(1)求证:;
(2)若点为线段
中点,求点
到平面
的距离;
(3)在线段上是否存在点
,使得
与平面
所成角为
?若存在,求出
的值;若不存在,请说明理由.
(1)证明过程详见解析;(2) (3)存在
解析试题分析:
(1)据题意,要证明,由线面垂直的性质例一得到只需要证明DC
面ABD,又有面ABD与面BCD垂直,故根据面面垂直的性质,只需要证明DC垂直于面ABD与面BCD的交线BD,DC与BC垂直的证明可以放在直角梯形
中利用勾股定理与余弦定理证明,三角形BCD为直角三角形.
(2)由(1)得平面
,所以
.以点
为原点,
所在的直线为
轴,
所在直线为
轴,利用三维空间直角坐标系即可求的点面距离,即首先求出线段MC与面ADC的法向量的夹角,再利用三角函数值即可求的点面距离.此外,该题还可以利用等体积法来求的点面距离,即三棱锥M-ADC的体积,分别以M点为顶点和以A点为定点来求解三棱锥的体积,解出高即为点面距离.
(3)该问利用坐标法最为简洁,在第二问建立的坐标系的基础上,设,
,利用
来表示N点的坐标,求出面ACD的法向量,法向量与AN所成的夹角即为
与平面
所成角为
的余角,利用该条件即可求出
的值,进而得到N点的位置.
试题解析:
(1)证明:因为,
,
,所以
,
,
1分
, 2分
,所以
3分.
因为平面平面
,平面
平面
,
所以平面
4分.
又平面
,所以
5分.
(2)解法1:因为平面
,所以
.以点
为原点,
所在的直线为
轴,
所在直线为
轴,过点
作垂直平面
的直线为
轴,建立空间直角坐标系
,如图.由已知,得
,
,
,
,
.所以
,
,
. 7分.设平面
的法向量为
,则
,
,所以
令
,得平面
的一个法向量为
9分
所以点
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