题目内容

直四棱柱中,底面为菱形,且为延长线上的一点,面.设.

(Ⅰ)求二面角的大小;

(Ⅱ)在上是否存在一点,使面?若存在,求的值;不存在,说明理由.

 

【答案】

(1);(2)存在点使面此时

【解析】

试题分析:本题主要以直三棱柱为几何背景考查线线垂直、线面垂直、线面平行和二面角的求法,可以运用空间向量法求解,突出考查空间想象能力和计算能力.第一问,第一问,通过对题目的分析建立空间直角坐标系,得到点和向量的坐标,先由线面垂直得出平面的法向量为,再利用,,求出平面的法向量,最后利用夹角公式求出夹角余弦值,通过观察判断确定二面角为锐角;第二问,先假设存在,利用共线向量,得到与的关系,从而得到的坐标,下面求的坐标,利用第一问中的和的坐标计算的坐标,如果平面,则与平面的法向量垂直,所以,利用这个方程解题,如果有解,则存点,若无解,则不存在点.

试题解析:(Ⅰ)设与交于,如图所示建立空间直角坐标系,

则设

则

平面

即           2分

设平面的法向量为 

则由 得   令

平面的一个法向量为

又平面的法向量为

∴二面角大小为           6分

(Ⅱ)设得

   10分

面

存在点使面此时         12分

考点:1.空间向量法;2.线面垂直;3.夹角公式;4.向量垂直的充要条件.

 

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