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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