题目内容

【题目】如图,在长方体ABCDHKLE中,底面ABCD是边长为3的正方形,对角线ACBD相交于点O,点F在线段AH上且BE与底面ABCD所成角为.

1)求证:ACBE

2M为线段BD上一点,且,求异面直线AMBF所成角的余弦值.

【答案】1)见解析;(2

【解析】

1)推导出DEACACBD,从而AC⊥平面BDE.由此能证明ACBE.

2)推导出∠DBE为直线BE与平面ABCD所成的角,∠DBE,在DE上取一点G,使DGDE,连接FG,则四边形FBCG为平行四边形,BFCG,在BD上取一点N,使DNBM,推导出AMCN,从而∠GCN(或其补角)为异面直线AMBF所成的角,由余弦定理能求出异面直线AMBF所成角的余弦值.

解:(1)证明:因为在长方体ABCDHKLE中,有DE⊥平面ABCD

所以DEAC

因为四边形ABCD是正方形,所以ACBD

BDDED,从而AC⊥平面BDE.

BE平面BDE

所以ACBE.

2)因为在长方体ABCDHKLE中,有BE与平面ABCD所成角为

由(1)知∠DBE为直线BE与平面ABCD所成的角,

所以∠DBE

所以.

AD3可知

所以AH3

2

AFAH

DE上取一点G,使DGDE

连接FG

则在长方体ABCDHKLE中,有FGADBC

FGADBC

所以四边形FBCG为平行四边形,

所以BFCG

BD上取一点N,使DNBM

因为BMBD3

所以DNBM

所以在正方形ABCD中,ONOM

所以△CON≌△AOM

所以∠CNO=∠

所以AMCN

所以∠GCN(或其补角)为异面直线AMBF所成的角,

在△GNC中,GCBF

在△AMB中,由余弦定理得AM

CNAM

GN2

在△GNC中,由余弦定理得:

cosGCN.

故异面直线AMBF所成角的余弦值为.

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