题目内容
(本小题满分14分)如图,在四棱锥E-ABCD中,AB⊥平面BCE,CD⊥平面BCE,
AB=BC=CE=2CD=2,∠BCE=1200,F为AE中点。
(Ⅰ) 求证:平面ADE⊥平面ABE ;
(Ⅱ) 求二面角A—EB—D的大小的余弦值;
(Ⅲ)求点F到平面BDE的距离。
(Ⅱ)余弦值为(Ⅲ)点F到平面BDE的距离为
解析:
解法1:(Ⅰ)证明:取BE的中点O,连OC,OF,DF,则2OFBA…2分
∵AB⊥平面BCE,CD⊥平面BCE,∴2CD BA,
∴OFCD,∴OC∥FD ………………4分
∵BC=CE,∴OC⊥BE,又AB⊥平面BCE.
∴OC⊥平面ABE. ∴FD⊥平面ABE.
从而平面ADE⊥平面ABE. ………………6分
(Ⅱ)二面角A—EB—D与二面角F—EB—D相等,由(Ⅰ)知二面角F—EB—D的平面角为∠FOD。BC=CE=2, ∠BCE=1200,OC⊥BE得BO=OE=,OC=1,∴OFDC为正方形,∴∠FOD=450,
∴二面角A—EB—D的余弦值为。 ……………………10分
(Ⅲ)∵OFDC为正方形,∴CF⊥OD,CF⊥EB,∴CF⊥面EBD,
∴点F到平面BDE的距离为FC,∴点F到平面BDE的距离为。……………14分
解法2:取BE的中点O,连OC.∵BC=CE, ∴OC⊥BE,又AB⊥平面BCE.
以O为原点建立如图空间直角坐标系O-xyz,
则由已知条件有: ,,
……………………………2分
设平面ADE的法向量为,
则由·
及·
可取 …………………………… 4分
又AB⊥平面BCE,∴AB⊥OC,OC⊥平面ABE,
∴平面ABE的法向量可取为=.
∵··=0, ∴⊥,∴平面ADE⊥平面ABE.…… 6分
(Ⅱ)设平面BDE的法向量为,
则由·
及·可取……… 7分
∵平面ABE的法向量可取为= …………8分
∴锐二面角A—EB—D的余弦值为=,………… 9分
∴二面角A—EB—D的余弦值为。 ……………………………10分
(Ⅲ)点F到平面BDE的距离为。……………………………14分