题目内容

如图所示,直角梯形ACDE与等腰直角△ABC所在平面互相垂直,F为BC的中点,∠BAC=∠ACD=90°,AE∥CD,DC=AC=2AE=2.
(I)求证:AF∥平面BDE;
(Ⅱ)求二面角B-DE-C的余弦值.
分析:(I)取BD的中点P,连接EP,FP,则PF
∥
.
.
1
2
DC
,由EA
∥
.
.
1
2
DC
,知四边形AFPE是平行四边形,由此能够证明AF∥面BDE.
(Ⅱ)以CA,CD所在直线分别作为x轴,z轴,以过C点和AB平行的直线作为y轴,建立空间直角坐标系,由DC=AC=2AE=2,得A(2,0,0),B(2,2,0),E(2,0,1),D(0,0,2),则
AB
=(0,2,0)
,
BE
=(0,-2,1)
,
BD
=(-2,-2,2)
,由面ACDE⊥面ABC,面ACDE∩面ABC=AC,AB⊥AC,知
AB
=(0,2,0)
是平面CDE的一个法向量,由面BDE的一个法向量
n
=(1,1,2)
,能求出二面角B-DE-C的余弦值.
解答:解:(I)取BD的中点P,连接EP,FP,则PF
∥
.
.
1
2
DC
,∵EA
∥
.
.
1
2
DC
,∴EA
∥
.
.
PF,
∴四边形AFPE是平行四边形,∴AF∥EP,
又∵EP?面BDE,AF?平面BDE,
∴AF∥面BDE.
(Ⅱ)以CA,CD所在直线分别作为x轴,z轴,以过C点和AB平行的直线作为y轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
由DC=AC=2AE=2,得A(2,0,0),B(2,2,0),E(2,0,1),D(0,0,2),
则
AB
=(0,2,0)
,
BE
=(0,-2,1)
,
BD
=(-2,-2,2)

∵面ACDE⊥面ABC,面ACDE∩面ABC=AC,
AB⊥AC,∴AB⊥面ACDE,
∴
AB
=(0,2,0)
是平面CDE的一个法向量,
设面BDE的一个法向量
n
=(x,y,z),则
n
⊥
BE
,
n
⊥
BD
,
∴
n
•
BE
=0
n
•
BD
=0
,即
-2y+z=0
-2x-2y+2z=0
,
整理,得
2y-z=0
x+y-z=0
,
令y=1,则z=2,x=1,∴
n
=(1,1,2)
是平面CDE的一个法向量,
故cos<
AB
,
n
>
=
AB
•
n
|
AB
|•|
n
|
=
1×2
2×
6
=
6
6
,
由图形知二面角B-DE-C的平面角θ∈(0,
π
2
)
,
所以二面角B-DE-C的余弦值为
6
6
.
点评:本题考查直线与平面平行的证明,二查二面角的余弦值的求法,解题时要认真审题上,合理地化空间问题为平面问题,注意向量法的合理运用.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网