题目内容

如图,矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直BE∥CF ,∠BCF=∠CEF=90°,AD=

(Ⅰ)求证:AE∥平面DCF;

(Ⅱ)当AB的长为何值时,二面角A-EF-C的大小为60°?



方法一:

    (Ⅰ)证明:过点E作EG⊥CF并CF于G,连结DG,可得四边形BCGE为矩形。

又ABCD为矩形,



所以AD∥EG,从而四边形ADGE为平行四边形,故AE∥DG。

因为AE平面DCF,DG平面DCF,所以AE∥平面DCF。

(Ⅱ)解:过点B作BH⊥EF交FE的延长线于H,连结AH。

          由平面ABCD⊥平面BEFG,AB⊥BC,得

         AB⊥平面BEFC,

      从而AH⊥EF,

      所以∠AHB为二面角A-EF-C的平面角。

      在Rt△EFG中,因为EG=AD=

      又因为CE⊥EF,所以CF=4,

      从而       BE=CG=3。

     于是BH=BE?sin∠BEH =

     因为AB=BH?tan∠AHB,

     所以当AB为时,二面角A-EF-G的大小为60°.

方法二:



如图,以点C为坐标原点,以CB、CF和CD分别作为x轴、y轴和z轴,建立空间直角坐标系C-xyz.

设AB=a,BE=b,CF=c,

则C(0,0,0),A(

(Ⅰ)证明:

      所以

      所以CB⊥平面ABE。

      因为GB⊥平面DCF,所以平面ABE∥平面DCF

故AE∥平面DCF

(II)解:因为,

所以,从而

解得b=3,c=4.

所以.

设与平面AEF垂直,

则      ,

解得    .

又因为BA⊥平面BEFC,,

所以,

得到   .

所以当AB为时,二面角A-EF-C的大小为60°.

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