题目内容

【题目】己知四棱锥中, 平面,底面是菱形,且. , 、的中点分别为, .

(Ⅰ)求证.

(Ⅱ)求二面角的余弦值.

(Ⅲ)在线段上是否存在一点,使得平行于平面?若存在,指出在上的位置并给予证明,若不存在,请说明理由.

【答案】()见解析()()是中点.

【解析】试题分析:(1)要证BC⊥PE,要转化为证明BC⊥平面PAE;

(2)以为原点,分别以, , 为轴, 轴, 轴建立空间直角坐标系,进行计算即可;

(3)设, 利用与平面的一个法向量为垂直,可求得t值,进而得出是中点.

试题解析:

()证明:连结, .

∵平面, 平面,

∴.

又∵底面是菱形, , ,

∴是正三角形.

∵是的中点,

∴.

又∵, 平面, 平面,

∴平面,

∴.

()由()得,由可得.

又∵底面,∴, .

∴以为原点,分别以, , 为轴, 轴, 轴建立空间直角坐标系,如图所示,则, , , , , , .

∵平面,

∴平面的法向量为.

又∵, .

设平面的一个法向量,则:

,即,令,则, ,

∴.

∴.

∵二面角是锐角,

∴二面角的余弦值为.

()是线段上的一点,设.

∵,∴.

又∵, .

设平面的一个法向量为,则:

,即,∴,

∵平面,∴, ,即,

解得.

故线段上存在一点,使得平行于平面, 是中点.

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