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2011年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷):理数第20题

  2016-10-28 16:58:19  

(2011福建卷计算题)

(本小题满分14分)

如图,四棱锥中,底面,四边形中,

(Ⅰ)求证:平面平面

(Ⅱ)设

(i)若直线与平面所成的角为,求线段的长;

(ii)在线段上是否存在一个点,使得点到点的距离都相等?说明理由。

【出处】
2011年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷):理数第20题
【答案】

(Ⅰ)因为平面平面, 所以

又因为,所以平面

又因为平面,所以平面平面

(Ⅱ)以为坐标原点,建立空间直角坐标系(如图),

在平面内,作于点,则

中,

,则

,得

所以

(i)设平面的法向量为,由,得

,得平面的一个法向量

,故由直线与平面所成的角为,得

解得(舍去,因为),所以

(ii)假设在线段上存在一个点,使得点到点的距离都相等,

(其中),

两式联立消去,化简得

由于该方程没有实数根,所以在线段上不存在一个点,使得点到点的距离都相等。

【解析】

本题主要考查点线面位置关系和空间向量在立体几何中的应用。

(Ⅰ)由线面垂直可以得到线线垂直,结合已知的线线垂直,可以得到垂直平面从而得到面面垂直。

(Ⅱ)使用空间直角坐标系,在空间直角坐标系中求出平面的法向量,然后根据线面角的值,列出关于线面角的含有参数的方程,求解出的长。然后假设存在这样的点,通过空间距离相等得到关于坐标的方程。若方程有解,存在这样的点,否则不存在。

【考点】
空间向量的应用点、直线、平面的位置关系
【标签】
待定系数法综合与分析法建系法


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