题目内容

(12分)如图已知直角梯形所在的平面垂直于平面,,, .

(I)在直线上是否存在一点,使得平面?请证明你的结论;

(II)求平面与平面所成的锐二面角的余弦值。

 

 

【答案】

(I)见解析;(2). 

【解析】(1)先确定线段的中点就是满足条件的点.再取的中点,证明四边形为矩形,四边形是平行四边形.由线面平行的判定定理证出结论;

(2)可以根据二面角的定义找出二面角的平面角求解,关键是找到二面角的棱,由平面平面,平面,。∴是所求二面角的平面角.在三角形中求解;也可以建立坐标系利用法向量求解。

(I)线段的中点就是满足条件的点.

证明如下:

取的中点连结,则

,,     …………………2分

取的中点,连结,

∵且,

∴△是正三角形,∴.

∴四边形为矩形,∴.又∵,………3分

∴且,四边形是平行四边形.…………4分

∴,而平面,平面,∴平面.……6分

(2)(法1)过作的平行线,过作的垂线交于,连结,∵,∴, 是平面与平面所成二面角的棱.……8分

∵平面平面,,∴平面,

又∵平面,∴平面,∴,

∴是所求二面角的平面角.………………10分

设,则,,

∴,

∴.  ………12分

(法2)∵,平面平面,

∴以点为原点,直线为轴,直线为轴,建立空间直角坐标系,则轴在平面内(如图).设,由已知,得,,.

∴,,…………………8分

设平面的法向量为,

则且,

∴∴解之得

取,得平面的一个法向量为.          ………10分

又∵平面的一个法向量为. ……11分

.………12分

 

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