Question

【題目】如圖，在幾何體中，平面平面，四邊形為菱形，且， ， ∥， 為中點(diǎn)．

（Ⅰ）求證： ∥平面；

（Ⅱ）求直線與平面所成角的正弦值；

（Ⅲ）在棱上是否存在點(diǎn)，使 ？ 若存在，求的值；若不存在，說(shuō)明理由．

Answer 1

【答案】（1）見(jiàn)解析（2）（3）

【解析】試題分析：（Ⅰ）取 中點(diǎn)，連結(jié)，利用面面平行平面∥平面，得到線面平行∥平面；（Ⅱ）取中點(diǎn)，連結(jié)， ，先證兩兩垂直，故可以為原點(diǎn)， 為軸，建立空間直角坐標(biāo)系，求出的方向向量，面的法向量，利用可得結(jié)果；（Ⅲ）設(shè)是上一點(diǎn)，且，根據(jù)共線可得的坐標(biāo)，結(jié)合數(shù)量積為0，可得結(jié)果.

試題解析：（Ⅰ）

取 中點(diǎn)，連結(jié)．

因?yàn)?/span>分別為中點(diǎn)，所以∥．

又平面且平面，所以∥平面，

因?yàn)?/span>∥， ，所以∥， ．

所以四邊形為平行四邊形．所以∥．

又平面且平面，所以∥平面，

又，所以平面∥平面．

又平面，所以∥平面．

（Ⅱ）

取中點(diǎn)，連結(jié)， ．因?yàn)?/span>，所以．

因?yàn)槠矫?/span>平面，所以平面， ．

因?yàn)?/span>， ，所以△為等邊三角形．

因?yàn)?/span>為中點(diǎn)，所以．

因?yàn)?/span>兩兩垂直，設(shè)，以為原點(diǎn)， 為軸，如圖建立空間直角坐標(biāo)系，由題意得， ， ， ， ，

， ， ， ， ．

設(shè)平面的法向量為，則即

令，則， ．所以．

設(shè)直線與平面成角為，

所以直線與平面所成角的正弦值為．

（Ⅲ）設(shè)是上一點(diǎn)，且， ，因此點(diǎn)．

．由，解得．

所以在棱上存在點(diǎn)使得 ，此時(shí)．