Question

已知直三棱柱的三視圖如圖所示，且是的中點(diǎn)．

（Ⅰ）求證：∥平面；

（Ⅱ）求二面角的余弦值；

（Ⅲ）試問(wèn)線(xiàn)段上是否存在點(diǎn)，使與成 角？若存在，確定點(diǎn)位置，若不存在，說(shuō)明理由．

 

Answer 1

【答案】

（Ⅰ）詳見(jiàn)解析；（Ⅱ）二面角的余弦值為；（Ⅲ）當(dāng)點(diǎn)為線(xiàn)段中點(diǎn)時(shí)，與成角.

【解析】

試題分析：（Ⅰ）為了證明∥平面,需要在平面內(nèi)找一條與平行的直線(xiàn)，而要找這條直線(xiàn)一般通過(guò)作過(guò)且與平面相交的平面來(lái)找.在本題中聯(lián)系到為中點(diǎn)，故連結(jié)，這樣便得一平面，接下來(lái)只需證與交線(xiàn)平行即可.對(duì)（Ⅱ）（Ⅲ）兩個(gè)小題，由于是直三棱柱，且，故兩兩垂直，所以可以以為坐標(biāo)軸建立空間直角坐標(biāo)系來(lái)解決.

試題解析：（Ⅰ）證明：根據(jù)三視圖知：三棱柱是直三棱柱，，連結(jié)，交于點(diǎn)，連結(jié).由 是直三棱柱，得 四邊形為矩形，為的中點(diǎn).又為中點(diǎn)，所以為中位線(xiàn)，所以 ∥， 因?yàn)?平面，平面， 所以 ∥平面.                             4分

（Ⅱ）解：由是直三棱柱，且，故兩兩垂直.

如圖建立空間直角坐標(biāo)系.

，則.

所以 ，

設(shè)平面的法向量為，則有

所以  

取，得.        6分

易知平面的法向量為.                   7分

由二面角是銳角，得 .   8分

所以二面角的余弦值為.

（Ⅲ）解：假設(shè)存在滿(mǎn)足條件的點(diǎn).

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn//pic6/res/gzsx/web/STSource/2014030704371619332646/SYS201403070438220215456860_DA.files/image003.png">在線(xiàn)段上，，，故可設(shè)，其中.

所以 ，.           9分

因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn//pic6/res/gzsx/web/STSource/2014030704371619332646/SYS201403070438220215456860_DA.files/image005.png">與成角，所以.          10分

即，解得，舍去.       11分

所以當(dāng)點(diǎn)為線(xiàn)段中點(diǎn)時(shí)，與成角.         12分

考點(diǎn)：1、空間直線(xiàn)與平面平行；2、二面角；3、空間異面直線(xiàn)所成的角.