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  337920  337928  337934  337938  337944  337946  337950  337956  337958  337964  337970  337974  337976  337980  337986  337988  337994  337998  338000  338004  338006  338010  338012  338014  338015  338016  338018  338019  338020  338022  338024  338028  338030  338034  338036  338040  338046  338048  338054  338058  338060  338064  338070  338076  338078  338084  338088  338090  338096  338100  338106  338114  447090 

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