题目内容
【题目】如图, 是边长为3的正方形,平面,,,BE与平面所成角为.
(Ⅰ)求证:平面 ;
(Ⅱ)求二面角的余弦值;
(Ⅲ)设点M在线段BD上,且平面BEF,求的长.
【答案】(Ⅰ)见证明;(Ⅱ)(Ⅲ)
【解析】
(Ⅰ)利用线面垂直的判定定理即可证得题中的结论;
(Ⅱ)建立空间直角坐标系,利用平面的法向量可得二面角的余弦值;
(Ⅲ)结合(Ⅱ)中的结果和空间向量的结论求得点M的坐标即可求得的长.
(Ⅰ)因为平面,所以,
因为是正方形,所以,
又BD,DE交于点E,从而平面.
(Ⅱ)因为DA,DC,DE两两垂直,所以建立空间直角坐标系如图所示.
因为BE与平面所成角为,即
所以.由可知,
则,,,,,
所以,
设平面BEF的法向量为,则,
即,令,则
因为平面,所以为平面的法向量,,
所以.
因为二面角为锐角,所以二面角的余弦值为.
(Ⅲ)点M是线段BD上一个动点,设.则,
因为平面BEF,所以,
即,解得.
此时,点M坐标为,,符合题意.
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