题目内容
(本小题满分12分)如图,在四棱锥
中,
平面
,
,四边形
满足
,
且
,点
为
中点,点
为
边上的动点,且
.
![]()
求证:平面
平面
;
是否存在实数
,使得二面角
的余弦值为
?若存在,试求出实数
的值;若不存在,说明理由.
(1) 详见解析;(2) 存在,
或
.
【解析】
试题分析:(1) 根据题中所证结论为:平面
平面
,由面面垂直的判定定理转化为证明线面垂直,结合题所给条件不难想到取
中点
,连结
、
,利用
是
中点,由三角形中位线定理得:
,又
,可得出四边形
为平行四边形,又由条件
,易得:
平面
,得:
;在
中有:
,易得:
,由线面垂直的判定定理得:
平面
,又由
平面
,即可得:平面
平面
;(2)存在符合条件的
.以
为原点,
方向为
轴,
方向为
轴,
方向为
轴,建立空间直角坐标系
,设
,
,
,
,从而
,
,则平面
的法向量为
,又平面
即为
平面,其法向量
,则
,解得
或
,进而
或
.
试题解析:(1) 取
中点
,连结
、
,
是
中点,
,
又
,
,
四边形
为平行四边形
,
平面
,
,![]()
,
,
平面
,
平面
,
平面
平面
. (6分)
(2) 存在符合条件的
.以
为原点,
方向为
轴,
方向为
轴,
方向为
轴,建立空间直角坐标系
,设
,
,
,![]()
从而
,
,则平面
的法向量为
,
又平面
即为
平面,其法向量
,
则
,
解得
或
,进而
或
. (12分)
考点:1.线面以及面面的垂直关系;2.二面角的求法;3.空间向量在立体几何中的应用
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