题目内容

【题目】如图,在Rt△ABC中,AB=BC=4,点E在线段AB上.过点E作EF∥BC交AC于点F,将△AEF沿EF折起到△PEF的位置(点A与P重合),使得∠PEB=60°.

(1)求证:EF⊥PB.

(2)试问:当点E在线段AB上移动时,二面角PFCB的平面角的余弦值是否为定值?若是,求出其定值;若不是,说明理由.

【答案】⑴见证明;⑵当点E在线段AB上移动时,二面角PFCB的平面角的余弦值为定值,且定值为.

【解析】

(1)由已知在Rt△ABC中,中EF∥BC,我们可得到EF⊥AB,即EF⊥EB,EF⊥EP,由线面垂直的判定定理定理,易得EF⊥平面PEB,再由线面垂直的定义,即可得到EF丄PB;

(2)在平面PEB中,过P点作PD⊥BE于D,结合(I)的结论可得BH⊥平面BCFE,以B为坐标原点,BC,BE,BH方向分别为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系,则我们可以分别求出平面PFC与平面BFC的法向量,代入二面角的向量夹角公式中,求出其余弦值,判断后,即可得到答案.

(1)证明:在Rt△ABC中,∵EF∥BC

∴EF⊥AB

∴EF⊥EB,EF⊥EP,又由EB∩EP=E

∴EF⊥平面PEB

又∵PB平面PEB

∴EF⊥PB

(2)在平面PEB中,过P点作PD⊥BE于D,

由(1)知,EF⊥PD

∴PD⊥平面BCFE

在平面PEB中过点B作直线BH∥PD

则BH⊥平面BCFE

如图,以B为坐标原点,BC,BE,BH方向分别为X,Y,Z轴正方向建立空间坐标系,

设PE=x(0<x<4),又∵AB=BC=4

∴BE=4﹣x,EF=x

在Rt△PED中,∠PED=60°

∴PD=,DE=

∴BD=4﹣x﹣=4﹣

∴C(4,0,0),F(x,4﹣x,0),P(0,4﹣,)

从而=(x﹣4,4﹣x,0),=(﹣4,4﹣,)

设=(a,b,c)是平面PCF的一个法向量,则:

,

即

令b=1,则=(1,1,)是平面PCF的一个法向量,

又∵平面BCF的一个法向量为=(0,0,1)

设二面角P﹣FC﹣B的平面角为θ,则

Cosθ==

∴当点E在线段AB上移动时,二面角P﹣FC﹣B的平面角的余弦值为定值

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