题目内容

【题目】如图,在多面体中,平面平面.四边形为正方形,四边形为梯形,且

(1)求证:

(2)求直线与平面所成角的正弦值;

(3)线段上是否存在点,使得直线平面若存在,求的值;若不存在,请说明理由.

【答案】(Ⅰ)详见解析;(;()线段上存在点,使得平面,且

【解析】

I)根据面面垂直的性质定理,证得平面,由此证得.(II)以轴,轴,轴建立空间直角坐标系,通过计算直线的方向向量和平面的法向量,由此计算出线面角的正弦值.(III)设,用表示出点的坐标,利用直线的方向向量和平面的法向量垂直列方程,解方程求得的值,由此判断存在符合题意的点.

解:(Ⅰ)证明:因为为正方形,

所以

又因为平面平面

且平面平面

所以平面

所以

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,平面,所以

因为,所以两两垂直.

分别以轴,轴,轴建立空间直角坐标系(如图).

因为

所以

所以

设平面的一个法向量为

,则

所以

设直线与平面所成角为

(Ⅲ)设

,则

所以,所以

所以

设平面的一个法向量为,则

因为,所以

,则,所以

在线段上存在点,使得平面等价于存在,使得

因为,由

所以

解得

所以线段上存在点,使得平面,且

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