题目内容
【题目】如图,在四棱锥
中,已知
底面
,
,
,
,
,异面直线
和
所成角等于
.
![]()
(1)求直线
和平面
所成角的正弦值;
(2)在棱
上是否存在一点
,使得平面
与平面
所成锐二面角的正切值为
?若存在,指出点
在棱
上的位置;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
;(2)存在这样的
点,
为棱
上靠近
的三等分点.
【解析】分析:(1)以
为原点,
,
,
所在直线分别为
,
,
轴,建立空间直角坐标系.利用空间向量法能求出直线
和平面
所成角的正弦值.
(2)先假设棱
上存在一点
,求出平面
与平面
的法向量,进而求得二面角的余弦值,结合其正切值为
,求出E点的位置.
详解:解:(1)如图,以
为原点,
,
,
所在直线分别为
,
,
轴,建立空间直角坐标系.
易知
是等腰直角三角形,∴
.
设
,则
,
,
,
,
.
则
,
,
∵异面直线
和
所成角等于
,
∴
,即
,解得
,
∵
,
.
设平面
的一个法向量为
,
则由
,得
,所以可取
,
∴
.
∴直线
和平面
所成角的正弦值为
.
![]()
(2)假设存在,设
,且
,则
,
,设平面
的一个法向量为
,
则由
,得
,
取
,又有平面
的法向量
,
由平面
与平面
所成锐二面角的正切值为
,可知余弦值为
,
由
,得
,
解得
或
(不合题意).
∴存在这样的
点,
为棱
上靠近
的三等分点.
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