题目内容

【题目】如图所示的几何体中,正方形与梯形所在的平面互相垂直,, ,,.

(1)求证:平面;

(2)求证:平面平面;

(3)求二面角的余弦值.

【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3).

【解析】

(1)取AB中点M,连结MF,MC,可证四边形MCEF为平行四边形,得EC∥MF,进而得证;

(2)由题干面面垂直的性质可得,平面ADEF∩平面ABCD=AD,又AF⊥AD,可证AF⊥平面ABCD,进而得证;

(3)以A为原点,AB,AD,AF所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,求出对应的点坐标,表示出向量,分别求出平面ABF和平面BCF的法向量,结合向量夹角公式即可求解

(1)取AB中点M,连结MF,MC,∵MACD,且MACD,∴四边形MCEF为平行四边形,∴EC∥MF,∵EC平面ABF,MF平面ABF,∴EC∥平面ABF.

(2)∵平面ADEF⊥平面ABCD,平面ADEF∩平面ABCD=AD, AF⊥AD,AF平面ADEF,∴AF⊥平面ABCD,又∵AF平面FAC,∴平面FAC⊥平面ABCD.

(3)以A为原点,AB,AD,AF所在直线分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,

则B(4,0,0),F(0,0,2),C(2,2,0),(﹣2,2,0),(﹣4,2,0),平面ABF的一个法向量(0,1,0),设平面BCF的法向量(x,y,z),则,取x=1,得(1,1,2),设二面角A﹣BF﹣C的平面角为θ,则cosθ.∴二面角A﹣BF﹣C的余弦值为.

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