题目内容
如图,四边形
是正方形,
平面
,![]()
,
,
,
,
分别为
,
,
的中点.
(Ⅰ)求证:![]()
平面
;
(Ⅱ)求平面
与平面
所成锐二面角的大小;
(Ⅲ)在线段
上是否存在一点
,使直线
与直线
所成的角为
?若存在,求出线段
的长;若
不存在,请说明理由.
![]()
(Ⅰ)证明:因为
,
分别为
,
的中点,
所以![]()
![]()
.
又![]()
平面
,![]()
平面
,
所以![]()
平面
.
(Ⅱ)因为
平面
,![]()
,
所以
平面
,
所以
,
.
又因为四边形
是正方形,
所以
.
如图,建立空间直角坐标系,
因为
,
所以![]()
,![]()
,![]()
,
![]()
,![]()
,
.
…………5分
因为
,
,
分别为
,
,
的中点,
所以![]()
,![]()
,![]()
. 所以
,
.
设
为平面
的一个法向量,则
,即
,
再令
,得
.
,
.
设
为平面
的一个法向量,则
,
即
,令
,得
.
所以
=
=
.
所以平面
与平面
所成锐二面角的大小为
.
(Ⅲ)假设在线段
上存在一点
,使直线
与直线
所成角为
.
依题意可设
,其中
.
由
,则
.
又因为
,
,所以
.
因为直线
与直线
所成角为
,
,
所以
=
,即
,解得
.
所以
,
.
所以在线段
上存在一点
,使直线
与直线
所成角为
,此时
.
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