如图所示,在四棱锥P-ABCD中,底面四边形ABCD为正方形,已知PA⊥平面ABCD,AB=2,PA=√2.
(1)证明:;
(2)求与平面所成角的正弦值;
(3)在棱上是否存在一点,使得平面平面?若存在,求的值并证明,若不存在,说明理由.
【答案】(1)证明见解析;(2);(3)存在,,理由见解析
【解析】
【分析】
(1)如图,连接交于点,证明平面得到答案.
(2)如图建立空间直角坐标系,计算平面的法向量为,再利用向量夹角公式计算得到答案.
(3)存在,设,则,则平面的法向量为
,利用向量垂直计算得到答案.
【详解】(1)如图,连接交于点,由于平面,平面
所以,即
由于,,,所以平面
又因平面,因此
(2)由于平面,平面,平面,
所以,又,所以,,两两垂直,
因比,如图建立空间直角坐标系
,,,
因此,,
设平面的法向量为,则即
取,,,则
设直线与平面所成角为,
(3)存在,设,则
则,
设平面的法向量为,则,
即,即,,
则,若平面平面,则
即,则
因此在棱上存在点,使得平面平面,
(1)证明:;
(2)求与平面所成角的正弦值;
(3)在棱上是否存在一点,使得平面平面?若存在,求的值并证明,若不存在,说明理由.
【答案】(1)证明见解析;(2);(3)存在,,理由见解析
【解析】
【分析】
(1)如图,连接交于点,证明平面得到答案.
(2)如图建立空间直角坐标系,计算平面的法向量为,再利用向量夹角公式计算得到答案.
(3)存在,设,则,则平面的法向量为
,利用向量垂直计算得到答案.
【详解】(1)如图,连接交于点,由于平面,平面
所以,即
由于,,,所以平面
又因平面,因此
(2)由于平面,平面,平面,
所以,又,所以,,两两垂直,
因比,如图建立空间直角坐标系
,,,
因此,,
设平面的法向量为,则即
取,,,则
设直线与平面所成角为,
(3)存在,设,则
则,
设平面的法向量为,则,
即,即,,
则,若平面平面,则
即,则
因此在棱上存在点,使得平面平面,
【点睛】
本题考查了线线垂直,线面夹角,平面垂直,意在考查学生的计算能力和空间想象能力.