题目内容
(08年浙江卷)(本题14分)如图,矩形
和梯形
所在平面互相垂直,
,
,
,
.
(Ⅰ)求证:
平面
;
(Ⅱ)当
的长为何值时,二面角
的大小为
?
![]()
【解析】 本题主要考查空间线面关系、空间向量的概念与运算等基础知识,同时考查空间想象能力和推理运算能力。满分14分。
方法一:
(Ⅰ)证明:过点
作
交
于
,连结
,
可得四边形
为矩形,又
为矩形,
所以
,从而四边形
为平行四边形,
故
.
因为
平面
,
平面
,
所以
平面
.
![]()
(Ⅱ)解:过点
作
交
的延长线于
,连结
.
由平面
平面
,
,得
平面
,
从而
.
所以
为二面角
的平面角.
在
中,因为
,
,所以
,
.
又因为
,所以
,
从而
.
于是
.
因为
,
所以当
为
时,二面角
的大小为
.
方法二:如图,
![]()
以点
为坐标原点,以
和
分别作为
轴,
轴和
轴,
建立空间直角坐标系
.设
,
则
,
,
,
,
.
(Ⅰ)证明:
,
,
,
所以
,
,从而
,
,
所以
平面
.
因为
平面
,所以平面
平面
.
故
平面
.
(Ⅱ)解:因为
,
,
所以
,
,从而
解得
.
所以
,
.
设
与平面
垂直,则
,
,
解得
.
又因为
平面
,
,
所以
,得到
.
所以当
为
时,二面角
的大小为
.
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