题目内容

【题目】如图所示,在四棱锥中,底面ABCD为直角梯形,,,,点E为AD的中点,,平面ABCD,且

求证:;

线段PC上是否存在一点F,使二面角的余弦值是?若存在,请找出点F的位置;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)见解析;(2)见解析.

【解析】

推导出,,从而,由平面,得,由此能证明平面,从而

推导出两两垂直,建立以为坐标原点,所在直线分别为,,轴的坐标系,利用向量法能求出线段上存在一点,当点满足时,二面角的余弦值是

证明:,,,

,E为AD的中点,,

≌,,

,,,

又平面ABCD,平面ABCD,,

又,且PH,平面PEC,平面PEC,

又平面PEC,.

解:由可知∽,

由题意得,,

,

,,,,

、EC、BD两两垂直,

建立以H为坐标原点,HB、HC、HP所在直线分别为x,y,z轴的坐标系,

0,,0,,4,,0,,0,,

假设线段PC上存在一点F满足题意,

与共线,存在唯一实数,,满足,

解得,

设向量y,为平面CPD的一个法向量,且,,

,取,得,

同理得平面CPD的一个法向量,

二面角的余弦值是,

,

由,解得,

,

,

线段PC上存在一点F,当点F满足时,二面角的余弦值是.

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