如图,四棱锥中,底面是平行四边形,底面(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)若,求二面角的余弦值;(Ⅲ)当时,在线段上是否存在一点使二面角为,若存在,试确定点的位置;若不存在,请说明理由。-高二数学

题目简介

如图,四棱锥中,底面是平行四边形,底面(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)若,求二面角的余弦值;(Ⅲ)当时,在线段上是否存在一点使二面角为,若存在,试确定点的位置;若不存在,请说明理由。-高二数学

题目详情

如图,四棱锥中,底面是平行四边形,
底面
(Ⅰ)求证:;(Ⅱ)若,求二面角的余弦值;
(Ⅲ)当时,在线段上是否存在一点使二面角,若存在,试确定点的位置;若不存在,请说明理由。
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(Ⅰ)证明:在中,


,得
又∵底面
∴斜线在底面内的射影为
∴由三垂线定理,得
故,                     …………………………………4分
(Ⅱ)以为原点,分别为轴、轴、轴建立空间直角坐标系,则


是平面的法向量,则

是平面的一个法向量。
同理可求:是平面的一个法向量
………………………………7分
故,二面角的余弦值
(Ⅲ)显然是平面的一个法向量,可是
从而,得

是平面的法向量,同(Ⅱ)容易解得是平面 的一个法向量。
由题意,得 ………………12分
,注意到解得
故,当点在线段上,且满足时,二面角

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