题目内容
(本小题12分)
如图,在三棱锥
中,侧面
、
是全等的直角三角形,
是公共的斜边,且
,
,另一个侧面是正三角形.
(I)求证:
;
(II)求二面角
的余弦值;
(III)在直线
是否存在一点
,使直线
与面
成
角?若存在,确定
的位置;若不存在,说明理由.
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(1)见解析(2)
(3)![]()
解析:
该几何体可以视作从正方体中取出而得,如图所示.因此采用补形的思想方法入手解答.
(I)作
面
于
,连结
,
,
,则四边形
是正方形,且
,以
为原点,以
所在直线为
轴,以
所在直线为
轴建立空间直角坐标系如图. 1分
则
,
,
,
,![]()
易得
,
3分
(II)设平面
的法向量为
,则由
且![]()
知![]()
则可取
5分
同理可求得平面
的一个法向量为
6分
由图可以看出,二面角
的大小应等于![]()
则
,即所求二面角的余弦值为
. 8分
(III)设
是线段
上一点,则
,
.
易知平面
的一个法向量可取
,要使直线
与平面
成
角,则
与
的夹角为
或
,
所以
10分
解得
,则![]()
故线段
上存在点
,且
时,直线
与平面
成
角 12分
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