18.(本小题满分14分)

如图,已知正方形和矩形所在平面互相垂直,

,,是线段的中点.

(1)求证:∥平面;

(2)求二面角的大小;

(3)试问:在线段上是否存在一点,使得直线

与所成角为?

解:方法一:(1)记与的交点为,连接,

 ∵、分别是、的中点,是矩形,

∴四边形是平行四边形,∴∥.

∵平面BDE,平面,

∴∥平面.     ……………………………………………………………… 4分

(2)在平面中过作于,连结,

, ∴⊥平面,

∴⊥,又  平面  ,

∴是二面角的平面角.      ……………………………………… 6分

在中,∴

∴二面角的大小为.     ……………………………………………… 9分

(3)设(),作于Q,则∥,

∵,,,

∴⊥平面,

平面,∴. 

在中,,.

∵为等腰直角三角形,∴

又∵Δ为直角三角形,∴,

∴ 或(舍去).

∴点是的中点.        ……………………………………………………… 14分

方法二:(1)建立如图所示的空间直角坐标系.设,连接,

则点、的坐标分别是(、,∴(,

又点、的坐标分别是()、(,∴=(

∴=且与不共线,∴∥.

又∵平面BDE,平面,∴∥平面.   ………………… 4分

(2),∴⊥平面.

∴为平面的法向量.

∵=(·=0,

∴·=(·,

 得,  ∴为平面的法向量.

∴<,>,∴与的夹角是.

即所求二面角的大小是.   ……………………………………………… 9分

(3)设 ,得,∴,

又∵和所成的角是. ,

解得或(舍去),即点是的中点.   …………………………… 14分

 0  333604  333612  333618  333622  333628  333630  333634  333640  333642  333648  333654  333658  333660  333664  333670  333672  333678  333682  333684  333688  333690  333694  333696  333698  333699  333700  333702  333703  333704  333706  333708  333712  333714  333718  333720  333724  333730  333732  333738  333742  333744  333748  333754  333760  333762  333768  333772  333774  333780  333784  333790  333798  447090 

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