题目内容

【题目】如图,在四棱锥EABCD中,底面ABCD为矩形,平面ABCD⊥平面ABE,∠AEB90°BEBCFCE的中点,

1)求证:AE∥平面BDF

2)求证:平面BDF⊥平面ACE

32AEEB,在线段AE上找一点P,使得二面角PDBF的余弦值为,求P的位置.

【答案】1)见解析(2)见解析(3PE处.

【解析】

1)通过证明FGAE即可证明;

2)通过证明BF⊥平面ACE,即可证得面面垂直;

3)建立空间直角坐标系,利用两个半平面法向量关系求解.

证明:(1)设ACBDG,连接FG,易知GAC的中点,

FEC中点.

∴在△ACE中,FGAE

AE平面BFDFG平面BFD

AE∥平面BFD

2)∵平面ABCD⊥平面ABEBCAB

平面ABCD平面ABEAB

BC⊥平面ABE,又∵AE平面ABE

BCAE

又∵AEBEBCBEB

AE⊥平面BCE,即AEBF

在△BCE中,BECBFCE的中点,

BFCEAECEE

BF⊥平面ACE

BF平面BDF

∴平面BDF⊥平面ACE

3)如图建立坐标系,设AE1

B200),D012),C202),F101),

P0a0),

设平面BDF的法向量为,且

则由得﹣2x1+y1+2z10

得﹣x1+z10

z11x11y10,从而

设平面BDP的法向量为,且,则

得﹣2x2+y2+2z20

2x2ay20

y22x2az2a1,从而

解得a0a1(舍)

PE处.

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