题目内容

【题目】如图所示,在正方体中, 是棱的中点.

)求直线和平面所成角的正弦值.

)在棱上是否存在一点,使平面?证明你的结论.

【答案】(1);(2)见解析.

【解析】试题分析:1)先取AA1的中点M,连接EM,BM,根据中位线定理可知EMAD,而AD⊥平面ABB1A1,则EM⊥面ABB1A1,从而BM为直线BE在平面ABB1A1上的射影,则∠EBM直线BE与平面ABB1A1所成的角,设正方体的棱长为2,则EM=AD=2,BE=3,于是在RtBEM中,求出此角的正弦值即可.
2)在棱C1D1上存在点F,使B1F平面A1BE,分别取C1D1CD的中点F,G,连接EG,BG,CD1,FG,因A1D1B1C1BC,且A1D1=BC,所以四边形A1BCD1为平行四边形,根据中位线定理可知EGA1B,从而说明A1,B,G,E共面,则BGA1BE,根据FGC1CB1G,且FG=C1C=B1B,从而得到四边形B1BGF为平行四边形,则B1FBG,而B1F平面A1BE,BG平面A1BE,根据线面平行的判定定理可知B1F∥平面A1BE.

试题解析:

)如图(a),取的中点,连接 ,因为的中点,四边形为正方形,所以

又在正方体中, 平面,所以,从而为直线在平面上的射影,

直线与平面所成的角.设正方体的棱长为,则

于是在中,

即:直线与平面所成的角的正弦值为

)在棱上存在点,使平面

事实上,如图(b)所示,分别取的中点,连接

,且,所以四边形为平行四边形,

因此,又 分别为 的中点,所以,从而,这说明 共面,

所以平面

因四边形,皆为正方形 分别为的中点,

所以,且

因此四边形为平行四边形,所以,而平面 平面

平面

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