题目内容

【题目】如图,在四棱锥中,底面是平行四边形,,侧面底面,,, 分别为的中点,点在线段上.

(Ⅰ)求证:平面;

(Ⅱ)如果直线与平面所成的角和直线与平面所成的角相等,求的值.

【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ).

【解析】

试题分析:(Ⅰ)要证明线与面垂直,根据判定定理,需要证明线与平面内的两条相交直线垂直,根据中点易证明,所以可以将问题转化为证明与平面内的两条相交直线垂直,即证明和;

(Ⅱ)根据上一问所证明的垂直关系,可以建立以为原点的空间直角坐标系,设,根据,表示点的坐标,首先求平面的法向量,以及平面的法向量,并根据建立方程,求.

试题解析:(Ⅰ)证明:在平行四边形中,因为,,

所以.

由分别为的中点,得,

所以.

因为侧面底面,且,

所以底面.

又因为底面,

所以.

又因为,平面,平面,

所以平面.

(Ⅱ)解:因为底面,,所以两两垂直,故以

分别为轴、轴和轴,如上图建立空间直角坐标系,

则,

所以,,,

设,则,

所以,,

易得平面的法向量.

设平面的法向量为,

由,,得

令, 得.

因为直线与平面所成的角和此直线与平面所成的角相等,

所以,即,

所以 ,

解得,或(舍).

综上所得:

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