题目内容

【题目】如图,正方形与梯形所在的平面互相垂直, ,点在线段上.

() 若点的中点,求证:平面

() 求证:平面平面

() 当平面与平面所成二面角的余弦值为时,求的长.

【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3).

【解析】

(1)建立空间直角坐标系,利用空间向量的结论可证得BM⊥平面ADEF的法向量,从而可证得线面平行;

(2)分别求得平面,平面的法向量,由法向量的数量积为0可证得面面垂直;

(3),由题意可得点M的坐标,分别求得两个半平面的法向量,由二面角的余弦值得到关于的方程,解方程求得的值即可确定的长.

(1)∵正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,AD为交线,

ED⊥平面ABCD,由已知得DADEDC两两垂直,

如图建系D-xyz,可得D(000)A(100)B(110)C(020)E(001)F(101).

MC的中点,知,故.

易知平面ADEF的法向量为

BM平面ADEF,∴BM//平面ADEF.

(2)(1)

设平面BDE的法向量为

平面BEC的法向量为

,故平面BDE⊥平面BEC.

(3),设,计算可得

设平面BDM的法向量为

易知平面ABF的法向量为

由已知得

解得,此时

,则,即AM的长为.

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