摘要:解:(Ⅰ) ∵ . ∴ . 即 . 解得 d =2. ∴ . ∴ . ------------- 2分 ∵ , ∴ . ∵ , ∴ . 又. ∴ .---------------- 4分 (Ⅱ) 由题设知 . ∴. 当时, , , 两式相减,得. ∴ (适合).----------- 7分 设T=, ∴ 两式相减 ,得 . ∴ .------------------- 9分 (Ⅲ) , . 现只须比较与的大小. 当n=1时, , 当n=2时, , 当n=3时, , 当n=4时, . 猜想时.. 用数学归纳法证明 (1)当n=2时.左边.右边.成立. (2)假设当n=k时, 不等式成立.即. 当n=k+1时, . 即当n=k+1时.不等式也成立. 由.可知时.都成立. 所以 (当且仅当n=1时.等号成立) 所以.即. ----------- 14分
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在四棱锥
中,
平面
,底面
为矩形,
.
(Ⅰ)当
时,求证:
;
(Ⅱ)若
边上有且只有一个点
,使得
,求此时二面角
的余弦值.
![]()
【解析】第一位女利用线面垂直的判定定理和性质定理得到。当a=1时,底面ABCD为正方形,![]()
![]()
又因为
,
………………2分
又
,得证。
第二问,建立空间直角坐标系,则B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)……4分
设BQ=m,则Q(1,m,0)(0《m《a》
要使
,只要![]()
所以
,即
………6分
由此可知
时,存在点Q使得![]()
当且仅当m=a-m,即m=a/2时,BC边上有且只有一个点Q,使得![]()
由此知道a=2, 设平面POQ的法向量为![]()
,所以
平面PAD的法向量![]()
则
的大小与二面角A-PD-Q的大小相等所以![]()
因此二面角A-PD-Q的余弦值为![]()
解:(Ⅰ)当
时,底面ABCD为正方形,![]()
![]()
又因为
,
又![]()
………………3分
(Ⅱ) 因为AB,AD,AP两两垂直,分别以它们所在直线为X轴、Y轴、Z轴建立坐标系,如图所示,
![]()
则B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)…………4分
设BQ=m,则Q(1,m,0)(0《m《a》要使
,只要![]()
所以
,即
………6分
由此可知
时,存在点Q使得![]()
当且仅当m=a-m,即m=a/2时,BC边上有且只有一个点Q,使得
由此知道a=2,
设平面POQ的法向量为![]()
,所以
平面PAD的法向量![]()
则
的大小与二面角A-PD-Q的大小相等所以![]()
因此二面角A-PD-Q的余弦值为![]()
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