Question

【題目】如圖，正方形所在平面，M是的中點(diǎn)，二面角的大小為.

（1）設(shè)l是平面與平面的交線，證明；

（2）在棱是否存在一點(diǎn)N，使為的二面角.若不存在，說(shuō)明理由：若存在，求長(zhǎng).

Answer 1

【答案】（1）見解析（2）存在，

【解析】

（1）先證明平面，再利用線面平行的性質(zhì)即得證；

（2）易知二面角的平面角，由此建立空間直角坐標(biāo)系，并求出各點(diǎn)的坐標(biāo)，設(shè)，求出平面的法向量，根據(jù)的二面角為，建立方程，解出即可得出結(jié)論.

解：（1）證明：∵四邊形為正方形，

∴，

又在平面內(nèi)，不在平面內(nèi)，

∴平面，

又平面過(guò)直線，且平面平面，

∴：

（2）∵正方形所在平面，

∴易知二面角的平面角即為，

以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，，，分別為x軸，y軸，z軸建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系，不妨設(shè)正方形的邊長(zhǎng)為2，

則，，，，設(shè)，

易得平面的一個(gè)法向量為，

設(shè)平面的一個(gè)法向量為，又，，

則，則可取，

∴，解得，

故存在存在一點(diǎn)N，使為的二面角，且.