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·

·

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·

·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

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