题目内容
正△
的边长为4,
是
边上的高,
分别是
和
边的中点,
现将△
沿
翻折成直二面角
.
(1)试判断直线
与平面
的位置关系,并说明理由;
(2)求二面角
的余弦值;
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解:法一:(I)如图:在△ABC中,
由E、F分别是AC、BC中点,得EF//AB,
又AB
平面DEF,EF
平面DEF.
∴AB∥平面DEF. …………4分
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∴AD⊥BD ∴AD⊥平面BCD
取CD的中点M,这时EM∥AD ∴EM⊥平面BCD
过M作MN⊥DF于点N,连结EN,则EN⊥DF
∴∠MNE是二面角E—DF—C的平面角…………6分
在Rt△EMN中,EM=1,MN=
∴tan∠MNE=
,cos∠MNE=
………9分
(Ⅲ)在线段BC上存在点P,使AP⊥DE……………………10分
证明如下:在线段BC上取点P。使
,过P作PQ⊥CD与点Q,
∴PQ⊥平面ACD ∵
在等边△ADE中,∠DAQ=30°
∴AQ⊥DE∴AP⊥DE………………………………14分
法二:(Ⅱ)以点D为坐标原点,直线DB、DC为x轴、y轴,建立空间直角坐标系,
则A(0,0,2)B(2,0,0)C(0,
……4分
平面CDF的法向量为
设平面EDF的法向量
为
则
即![]()
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所以二面角E—DF—C的余弦值为
…8分
(Ⅲ)在平面坐标系xDy中,直线BC的方程为![]()
设![]()
…………………12分
所以在线段BC上存在点P,使AP⊥DE …………………………14分
另解:设![]()
又
…………………………12分
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把![]()
所以在线段BC上存在点P使AP⊥DE …………….14分
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