题目内容

【题目】如图,在等腰梯形ABCD中,,,,E为AD中点,点O,F分别为BE,DE的中点,将沿BE折起到的位置,使得平面平面BCDE(如图).

(1)求证:;

(2)求直线与平面所成角的正弦值;

(3)侧棱上是否存在点P,使得平面?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由

【答案】(1)证明见解析;(2);(3).

【解析】

(1)要证,只需证明平面BCDE即可;

(2)以O为原点,OB,OC,所在的直线分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,确定出点坐标,求出平面的法向量坐标,即可求解;

(3)假设满足条件的点P存在,设,,由四边形BCDE为菱形,且,结合(1)可知,平面,得到为平面的一个法向量,据此可求解的值.

(1)如图1,在等腰梯形ABCD中,由,,

,为中点,所以为等边三角形.

如图2,因为O为BE的中点,所以,

又因为平面平面BCDE,且平面平面,

所以平面BCDE,所以.

(2)连结OC,由已知得,又O为BE的中点,

所以,由(1)知平面BCDE,

所以,,,,两两垂直,

以O为坐标原点,OB,OC,所在的直线分别为x,y,z轴,

建立空间直角坐标系(如图),

,

,

设平面的法向量为,

,即,令,则,

平面的一个法向量为,

设与平面所成角为,

,

所以直线与平面所成角的正弦值为;

(3)假设侧棱上存在点P,使得平面,

设,

,

由四边形BCDE为菱形,,

分别为中点,,

由(1)得平面,

是平面的一个法向量,平面,

,

所以满足条件的点存在,且

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