Question

【題目】如圖所示，平面，點在以為直徑的上，，，點為線段的中點，點在弧上，且.

（1）求證：平面平面；

（2）求證：平面平面；

（3）設二面角的大小為，求的值.

【答案】(1)證明見解析；(2)證明見解析；(3).

【解析】試題分析：

（1）由△ABC中位線的性質可得，則平面.由線面平行的判斷定理可得平面.結合面面平行的判斷定理可得平面.

（2）由圓的性質可得，由線面垂直的性質可得，據此可知平面.利用面面垂直的判斷定理可得平面平面.

（3）以為坐標原點，所在的直線為軸，所在的直線為軸，建立空間直角坐標系.結合空間幾何關系計算可得平面的法向量，平面的一個法向量，則.由圖可知為銳角，故.

試題解析：

（1）證明：因為點為線段的中點，點為線段的中點，

所以，因為平面，平面，所以平面.

因為，且平面，平面，所以平面.

因為平面，平面，，

所以平面平面.

（2）證明：因為點在以為直徑的上，所以，即.

因為平面，平面，所以.

因為平面，平面，，所以平面.

因為平面，所以平面平面.

（3）解：如圖，以為坐標原點，所在的直線為軸，所在的直線為軸，建立空間直角坐標系.

因為，，所以，.

延長交于點.因為，

所以，，.

所以，，，.

所以，.

設平面的法向量.

因為，所以，即.

令，則，.

所以.

同理可求平面的一個法向量.

所以.由圖可知為銳角，所以.

【題型】解答題
【結束】
21

【題目】已知圓，點，直線.

（1）求與圓相切，且與直線垂直的直線方程；

（2）在直線上（為坐標原點），存在定點（不同于點），滿足：對于圓上任一點，都有為一常數，試求所有滿足條件的點的坐標.

Answer 1

【答案】(1)；(2)答案見解析.

【解析】試題分析：

（1）設所求直線方程為，利用圓心到直線的距離等于半徑可得關于b的方程，解方程可得，則所求直線方程為

（2）方法1：假設存在這樣的點，由題意可得，則，然后證明為常數為即可.

方法2：假設存在這樣的點，使得為常數，則，據此得到關于的方程組，求解方程組可得存在點對于圓上任一點，都有為常數.

試題解析：

（1）設所求直線方程為，即，

∵直線與圓相切，∴，得，

∴所求直線方程為

（2）方法1：假設存在這樣的點，

當為圓與軸左交點時，；

當為圓與軸右交點時，，

依題意，，解得，（舍去），或.

下面證明點對于圓上任一點，都有為一常數.

設，則，

∴ ，

從而為常數.

方法2：假設存在這樣的點，使得為常數，則，

∴，將代入得，

，即

對恒成立，

∴，解得或（舍去），

所以存在點對于圓上任一點，都有為常數.