题目内容

【题目】如图,四棱锥中,//为正三角形. 若,且与底面所成角的正切值为.

(1)证明:平面平面

(2)是线段上一点,记,是否存在实数,使二面角的余弦值为若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)见解析;(2)

【解析】

证法一:先计算出结合已知得,由勾股定理得,又,可以证得平面,平面平面

证法二:设在平面内的射影为,连接,结合已知条件得,可求得四边形是正方形,即可证得垂直关系

两两垂直,以它们所在直线分别为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,求出平面的法向量,平面的法向量,继而求出的值

(1)证法一:,且

为正三角形,所以

,所以

//

所以平面,又因为平面

所以平面平面.

证法二: 设在平面内的射影为,连接,

即为在平面内的射影,故即为

与底面所成的角,因为,所以

,所以

为正三角形,所以,所以

所以 ,从而是正方形,

得:平面,于是平面平面.

(2)(1)可知,,,两两垂直,以它们所在直线分别为轴,轴,轴,建立空间直角坐标系,则,,,,,

可得,所以,,,

设平面的法向量为

,即,令,得

所以,显然,是平面的法向量.

设二面角

依题意有,解得.

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