题目内容

(本题满分14分)如图,在梯形中,,,四边形为矩形,平面平面,.

(I)求证:平面;

(II)点在线段上运动,设平面与平面所成二面角的平面角为,试求的取值范围.

(I)证明:在梯形中,

∵ ,,

∠=,∴      …………………2分

∴

∴

∴ ⊥              ………………… 4分

∵  平面⊥平面,平面∩平面,平面

∴  ⊥平面                …………………6分

(II)解法一:由(I)可建立分别以直线为的如图所示空间直角坐标系,令,则,

∴     …………8分

设为平面MAB的一个法向量,

由得

  取,则,…………10分

  ∵ 是平面FCB的一个法向量

         ∴               ………12分

 ∵        ∴ 当时,有最小值,

 当时,有最大值。   ∴   …………………14分

      

解法二:①当与重合时,取中点为,连结

 ∵  ,

∴  ∴⊥

 ∵     ∴ ⊥

 ∴  ∠=

∵  ⊥   ∴   

∴,

 ∴ …………………8分…

②当与重合时,过,

连结,则平面∩平面=,

∵  ⊥,又∵⊥

∴  ⊥平面

∴  ⊥平面

∴ ∠=

∴ =,

∴ =              …………………10分

③当与都不重合时,令

延长交的延长线于,连结

 ∴ 在平面与平面的交线上

 ∵  在平面与平面的交线上

 ∴  平面∩平面=

 过C作CG⊥NB交NB于G ,连结AG,

由(I)知,⊥, 又∵AC⊥CN,

∴ AC⊥平面NCB

∴ AC⊥NB, 又∵ CG⊥NB,AC∩CG=C,

∴ NB⊥平面ACG  ∴AG⊥NB

 ∴  ∠AGC=

 在中,可求得NC=,

从而,在中,可求得CG=

∵ ∠ACG=    ∴  AG=

∴  

      

∵         ∴  …………………13分

综合①②③得,…………………14分

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