题目内容

【题目】如图,由直三棱柱和四棱锥构成的几何体中,,平面平面

(I)求证:;

(II)若M为中点,求证:平面;

(III)在线段BC上(含端点)是否存在点P,使直线DP与平面所成的角为?若存在,求得值,若不存在,说明理由.

【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)不存在这样的点P.

【解析】分析:(I)由,根据面面垂直的性质得到平面,从而可证明;(II)由于,建立空间直角坐标系,利用的方向向量与平面 的法向量数量积为零可得平面 ;(III)由(II)可知平面的法向量,设,利用空间向量夹角余弦公式列方程可求得,从而可得结论.

详解:证明:(I)在直三棱柱中,

∵平面 ∴

∵平面平面,且平面平面

∴平面

∴

(II)在直三棱柱中,

∵平面,∴

又,

建立如图所示的空间直角坐标系,由已知可得,

,,,,

设平面的法向量

∵ ∴ 令 则

∵为的中点,∴

∵ ∴

又平面,∴平面

(III)由(II)可知平面的法向量

设

则

若直线DP与平面所成的角为,

则

解得

故不存在这样的点P,使得直线DP与平面所成的角为

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