题目内容

【题目】如图,已知四边形为直角梯形,为矩形,平面平面,∥,,,.

(1)若点为中点,求证:平面;

(2)若点为线段上一动点,求与平面所成角的取值范围.

【答案】(1)见解析(2).

【解析】

(1)在直角梯形中根据长度关系和勾股定理,可证,再由已知条件可得面,从而有,在矩形中,可得,可证出,即证证明结论;

(2)以为坐标原点建立空间直角坐标系,确定出坐标,设,,求出平面的法向量,进而求出直线与平面所成角正弦的取值范围,即可求解.

(1)法一:在直角梯形中,,

,故由勾股定理知,

取中点,则中,

,又

中,,故.

因为平面平面,交线为,

所以面.

面,故.

和,,

,故.

故,

即,即.

又,面,故面.

法二:

因为平面平面,交线为,

面且.所以面.

建立空间直角坐标系如图,则

.

,,,故

,.

,又,

面,故面.

(2)法一:因为平面平面,交线为,

面且.所以面,

建立空间直角坐标系如图,则

,

设,则

则

设平面的法向量为

∴,即,故,

取,则,故

平面的一个法向量为.

设与平面所成角为,

∴

∴当时取最大值,当时取最小值

故与平面所成角的取值范围为.

法二:根据(1)知,面.

建立空间直角坐标系如图,则,

设,则

则

设平面的法向量为

∴,即,

故,取,则,

故平面的一个法向量为

.

设与平面所成角为,

∴

,

∴当时取最大值,当时取最小值

故与平面所成角的取值范围为.

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