如图,在四棱锥中,底面是边长为的正方形,侧面
底面,且,、分别为、的中点.
(1)求证:平面;
(2)求证:面平面;
(3)在线段上是否存在点,使得二面角的余弦值为?说明理由.
(1)详见解析;(2)详见解析;(3)线段上存在点,使得二面角的余弦值为.
【解析】
试题分析:(1)连接经过点,利用中位线得到,再由直线与平面平行的判定定理得到
平面;(2)利用平面与平面垂直的性质定理结合侧面底面得到平面,从而得到,再由勾股定理证明,结合直线与平面垂直的判定定理证明平面,最后利用平面与平面垂直的判定定理得到平面平面;(3)取的中点,连接、,
利用平面与平面垂直的性质定理证明平面,然后以点为坐标原点,、、所在直线分别为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法解决题中二面角问题.
(1)证明:连接,由正方形性质可知,与相交于的中点,
也为中点,为中点.
所以在中,,
又平面,平面,
所以平面;
(2)证明:因为平面平面,平面面
为正方形,,平面,所以平面.
又平面,所以.
又,所以是等腰直角三角形,且,即.
又,且、面,所以面.
又面,所以面面;
(3)取的中点,连接、,因为,所以.
又侧面底面,平面平面,所以平面.
而、分别为、的中点,所以,
又是正方形,故.
以为原点,建立空间直角坐标系,
则有,,,,,
若在上存在点,使得二面角的余弦值为,连接、,
设,
则,,由(2)知平面的法向量为,
设平面的法向量为.则,即,解得,
令,得,
所以,解得(舍去).
所以,线段上存在点,使得二面角的余弦值为.
考点:1.直线与平面平行;2.平面与平面垂直的性质与判定;3.利用空间向量法处理二面角
科目:高中数学 来源:2013-2014学年广东省揭阳市高三3月第一次模拟考试文科数学试卷(解析版) 题型:选择题
下列函数是偶函数,且在上单调递增的是( )
A. B. C. D.
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科目:高中数学 来源:2013-2014学年广东省广州市毕业班综合测试二理科数学试卷(解析版) 题型:选择题
有两张卡片,一张的正反面分别写着数字与,另一张的正反面分别写着数字与,将两张卡片排在一起组成一个两位数,则所组成的两位数为奇数的概率是( )
A. B. C. D.
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科目:高中数学 来源:2013-2014学年广东省广州市毕业班综合测试二文科数学试卷(解析版) 题型:选择题
设、分别是椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,线段的中点在轴上,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
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科目:高中数学 来源:2013-2014学年广东省东莞市高三第二次模拟考试理科数学试卷(解析版) 题型:填空题
已知的内角、、的对边分别为、、,且,,,则
的面积等于________.
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科目:高中数学 来源:2013-2014学年广东省东莞市高三第二次模拟考试理科数学试卷(解析版) 题型:选择题
已知平面、和直线,给出条件:①;②;③;④;⑤.
由这五个条件中的两个同时成立能推导出的是( )
A.①④ B.①⑤ C.②⑤ D.③⑤
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科目:高中数学 来源:2013-2014学年广东省东莞市高三第二次模拟考试文科数学试卷(解析版) 题型:选择题
如图所示,、、是圆上的三点,的延长线与线段交于圆内一点,若
,则 ( )
A. B.
C. D.
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