【題目】如圖,四棱錐的底面是正方形,每條側(cè)棱的長都是底面邊長的倍,為側(cè)棱上的點.

(1)求證:

(2)若平面,求二面角的大小;

(3)在(2)的條件下,側(cè)棱上是否存在一點,使得平面.若存在,求的值;若不存在,試說明理由.

【答案】(1)見證明;(2) (3)見解析

【解析】

(1)先證明平面,即可得到;

(2)由題設知,連,設交于,由題意知平面.以為坐標原點,,,分別為軸、軸、軸正方向,建立空間直角坐標系,分別求出平面與平面的一個法向量,求法向量的夾角余弦值,即可求出結(jié)果;

(3)要使平面,只需與平面的法向量垂直即可,結(jié)合(2)中求出的平面的一個法向量,即可求解.

(1)連,由題意.

在正方形中,,

所以平面,得

(2)由題設知,連,設交于,由題意知平面.以為坐標原點,,,分別為軸、軸、軸正方向,建立坐標系如圖.

設底面邊長為,則高.

,

平面,

則平面的一個法向量,

平面的一個法向量,

,

又二面角為銳角,則二面角;

(3)在棱上存在一點使平面.由(2)知是平面的一個法向量,

,

,

平面,所以,

.

即當時,

不在平面內(nèi),故平面.

練習冊系列答案
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經(jīng)計算: , , , , , , ,其中分別為試驗數(shù)據(jù)中的溫度和死亡株數(shù), .

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