题目内容
如图,正三棱柱
的底面边长是
,侧棱长是
,
是
的中点.![]()
(1)求证:
∥平面
;
(2)求二面角
的大小;
(3)在线段
上是否存在一点
,使得平面![]()
平面
,若存在,求出
的长;若不存在,说明理由.
(1)详见解析,(2)
,(3)
.
解析试题分析:(1)线面平行判定定理,关键找线线平行.利用三角形中位线性质找平行,取
的中点
,则
是三角形
的中位线,即
∥
.应用定理证明时,需写出定理所需条件.(2)利用空间向量求二面角的大小,关键求出平面的法向量.平面
的一个法向量为
,而平面
的法向量则需列方程组解出.根据向量的数量积求出两向量夹角,再根据向量夹角与二面角的大小关系,求出结果.一般根据图像判定所求二面角是锐角还是钝角.(3)存在性问题,从假定存在出发,利用面面垂直列等量关系.在(2)中已求出平面
的法向量,因此只需用
点坐标表示平面
的法向量即可.解题结果需注意
点在线段上这一限制条件.
试题解析:![]()
(1)证明:连结
交
于
,连结
,
因为三棱柱
是正三棱柱,
所以四边形
是矩形,
所以
为
的中点.
因为
是
的中点,
所以
是三角形
的中位线, 2分
所以
∥
. 3分
因为
平面
,
平面
,
所以
∥平面
. 4分![]()
(2)解:作
于
,所以
平面
,
所以在正三棱柱
中如图建立空间直角坐标系
.
因为
,
,
是
的中点.
所以
,
,
,
, 5分
所以
,
,
.
设
是平面
的法向量,
所以
即![]()
令
,则
,
,
所以
是平面
的一个法向量. 6分
由题意可知
是平面![]()
![]()
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