题目内容

【题目】直三棱柱中,,分别是 的中点,,为棱上的点.

(1)证明:;

(2)是否存在一点,使得平面与平面所成锐二面角的余弦值为?若存在,说明点的位置,若不存在,说明理由.

【答案】(1)略 (2)为的中点

【解析】试题分析:对于问题(1)可以先证明两两垂直,然后再建立空间直角坐标系用向量法进行证明;对于问题(2)可在(1)中建立的坐标系下,分别求出平面与平面的法向量,再根据二面角的余弦公式,即可确定是否存在一点,使得平面与平面所成锐二面角的余弦值为.

试题解析:(1)证明:因为,所以,

又因为,所以面,

又因为面,

所以,

以为原点建立如图所示的空间直角坐标系,则有

设且,即,则

,所以,

因为,所以,所以

(2)结论:存在一点,使得平面与平面所成锐二面角的余弦值为

理由如下:

由题可知面的法向量

设面的法向量为,则

因为,

所以,即,

令,则

因为平面与平面所成锐二面角的余弦值为,

所以,即,

解得或(舍),所以当为中点时满足要求

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