题目内容

【题目】在四棱锥中,平面,,,,,与平面所成的角是,是的中点,在线段上,且满足.

(1)求二面角的余弦值;

(2)在线段上是否存在点,使得与平面所成角的余弦值是,若存在,求的长;若不存在,请说明理由.

【答案】(1);(2)存在满足条件的点,理由见解析.

【解析】

(1)首先根据与平面所成的角是得到,以为坐标原点,,,分别为,,轴建立空间直角坐标系,根据得到,.

再分别求出平面的法向量和平面的法向量,带入二面角公式即可.

(2)设,,利用向量法求出与平面所成角的正弦值,再解方程即可.

(1)因为平面,所以为与平面所成的角.

即,,所以.

以为坐标原点,,,分别为,,轴建立空间直角坐标系,

,,,,设.

,,

因为,所以,解得,.

设平面的法向量为,

又,.

所以,令,得到.

设平面的法向量为,

又,.

所以,令,得到.

所以.

又由图可知,该二面角为锐角,故二面角的余弦值为.

(2)

因为,,设,.

所以,.

由(1)知平面的法向量为,

所以

又因为与平面所成角的余弦值是

所以其正弦值为,即

整理得:或(舍去)

所以存在满足条件的点,,.

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