題目列表(包括答案和解析)
在四棱錐
中,
平面
,底面
為矩形,
.
(Ⅰ)當
時,求證:
;
(Ⅱ)若
邊上有且只有一個點
,使得
,求此時二面角
的余弦值.
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【解析】第一位女利用線面垂直的判定定理和性質定理得到。當a=1時,底面ABCD為正方形,![]()
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又因為
,
………………2分
又
,得證。
第二問,建立空間直角坐標系,則B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)……4分
設BQ=m,則Q(1,m,0)(0《m《a》
要使
,只要![]()
所以
,即
………6分
由此可知
時,存在點Q使得![]()
當且僅當m=a-m,即m=a/2時,BC邊上有且只有一個點Q,使得![]()
由此知道a=2, 設平面POQ的法向量為![]()
,所以
平面PAD的法向量![]()
則
的大小與二面角A-PD-Q的大小相等所以![]()
因此二面角A-PD-Q的余弦值為![]()
解:(Ⅰ)當
時,底面ABCD為正方形,![]()
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又因為
,
又![]()
………………3分
(Ⅱ) 因為AB,AD,AP兩兩垂直,分別以它們所在直線為X軸、Y軸、Z軸建立坐標系,如圖所示,
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則B(1,0,1)D(0,a,0)C(1,a,0)P(0,0,1)…………4分
設BQ=m,則Q(1,m,0)(0《m《a》要使
,只要![]()
所以
,即
………6分
由此可知
時,存在點Q使得![]()
當且僅當m=a-m,即m=a/2時,BC邊上有且只有一個點Q,使得
由此知道a=2,
設平面POQ的法向量為![]()
,所以
平面PAD的法向量![]()
則
的大小與二面角A-PD-Q的大小相等所以![]()
因此二面角A-PD-Q的余弦值為![]()
(本題滿分15分)已知正方體
的棱長為1,點
在
上,點
在
上,且![]()
(1)求直線
與平面
所成角的余弦值;
(2)用
表示平面
和側面
所成的銳二面角的大小,求
;
(3)若
分別在
上,并滿足
,探索:當
的重心為
且
時,求實數
的取值范圍.
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