（本题满分18分，其中第1小题5分，第2小题5分，第3小题8分）
在平面直角坐标系中，已知
为坐标原点，点
的坐标为
，点
的坐标为
，其中
且
.设
.
（1）若
，
，
，求方程
在区间
内的解集；
（2）若点是过点
且法向量为
的直线
上的动点.当
时，设函数
的值域为集合
，不等式
的解集为集合
. 若
恒成立，求实数
的最大值；
（3）根据本题条件我们可以知道，函数的性质取决于变量
、
和
的值. 当时，试写出一个条件，使得函数满足“图像关于点
对称，且在
处取得最小值”.（说明：请写出你的分析过程.本小题将根据你对问题探究的完整性和在研究过程中所体现的思维层次，给予不同的评分.）
如图，在直三棱柱
中，
，
分别为
的中点，四边形
是边长为
的正方形。
（Ⅰ）求证：
平面
；
（Ⅱ）求二面角
的余弦值。
已知在四棱锥
中，底面
是矩形，且
，
，
平面，
分别是线段
的中点。
（Ⅰ）证明：
；
（Ⅱ）判断并说明
上是否存在点
，使得
∥平面
。
如图四棱锥
中，
，
，
是
的中点，
是底面正方形
的中心，
。
（Ⅰ）求证：
面
；
（Ⅱ）求直线
与平面所成的角。
如图是某直三棱柱(侧棱与底面垂直的三棱柱)被削去上底后的直观图与三视图中的侧视图、俯视图，
在直观图中，
是
的中点，
是
的中点，侧视图是直角梯形，俯视图是等腰直角三角形，有关数据如图所示．
(Ⅰ)求证：
；
(Ⅱ)求三棱锥
的体积。
已知三棱锥
中，
，
，
，且
两两垂直，
是
中点，
是
重心，现如图建立空间直角坐标系
。
（Ⅰ）求点和的坐标；
（Ⅱ）求异面直线
和
所成角的余弦值。