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【题目】在如图所示的几何体中,面CDEF为正方形,面ABCD为等腰梯形,.

1)求证:平面FBC

2)线段ED上是否存在点Q,使平面平面QBC?证明你的结论.

【答案】(1)证明见解析(2)线段ED上不存在点Q,使平面平面QBC,证明见解析

【解析】

1)利用余弦定理和勾股定理的逆定理可得,再利用已知和线面垂直的判定定理即可证明;
2)通过建立空间直角坐标系,利用两个平面的法向量是否垂直来判断即可.

解:(1)证明:

中,由余弦定理可得

.

.

平面FBC.

2)线段ED上不存在点Q,使平面平面QBC.

证明如下:

因为平面FBC,所以.

因为,所以平面ABCD.

所以CACFCB两两互相垂直,

如图建立的空间直角坐标系.

在等腰梯形ABCD中,可得.

,所以.

所以.

设平面EAC的法向量为,则

所以,取,得.

假设线段ED上存在点Q,设

所以.

设平面QBC的法向量为,则

所以

,得.

要使平面平面QBC,只需

,此方程无解.

所以线段ED上不存在点Q,使平面平面QBC.

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