题目内容

【题目】如图,已知矩形ABCD所在平面垂直于直角梯形ABPE所在平面于直线AB,且ABBP2,AD=AE=1,AE⊥AB,且AE∥BP.

(1)求平面PCD与平面ABPE所成的二面角的余弦值;

(2)线段PD上是否存在一点N,使得直线BN与平面PCD所成角的正弦值等于?若存在,试确定点N的位置;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)(2)当点N与点D重合时,直线BN与平面PCD所成角α的正弦值等于。

【解析】

试题分析:(1)由面面垂直的性质定理可得平面,所以直线,两两垂直,以为原点,分别以为轴,轴,轴建立空间直角坐标系, 为平面的一个法向量,利用向量垂直的性质列方程组求出平面的一个法向量,利用空间向量夹角余弦公式可得结果;(2)设,.由(1)知,平面的一个法向量为,利用空间向量夹角余弦公式列方程求解即可.

试题解析:(1)因为平面ABCD⊥平面ABEP,平面ABCD∩平面ABEPAB,BP⊥AB,

所以BP⊥平面ABCD,又AB⊥BC,所以直线BA,BP,BC两两垂直,

以B为原点,分别以BA,BP,BC为x轴,y轴,z轴建立如图所示的空间直角坐标系,则P(0,2,0),B(0,0,0),D(2,0,1),E(2,1,0),C(0,0,1),

因为BC⊥平面ABPE,所以为平面ABPE的一个法向量,

,设平面PCD的一个法向量为,

则 即令,则,故,

设平面PCD与平面ABPE所成的二面角为,则,

显然,所以平面PCD与平面ABPE所成二面角的余弦值.

(2)设线段PD上存在一点N,使得直线BN与平面PCD所成角α的正弦值等于.

设,.

由(1)知,平面PCD的一个法向量为,

所以,

即,解得或(舍去).

当点N与点D重合时,直线BN与平面PCD所成角的正弦值为.

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