题目内容

【题目】如图,四边形ABCD为平行四边形,点E在AB上,AE=2EB=2,且DE⊥AB.以DE为折痕把△ADE折起,使点A到达点F的位置,且∠FEB=60°.

(1)求证:平面BFC⊥平面BCDE;

(2)若直线DF与平面BCDE所成角的正切值为,求二面角E﹣DF﹣C的正弦值.

【答案】(1)证明见解析(2)

【解析】

(1)首先通过证明平面证得.结合余弦定理和勾股定理证得,由此证得平面,进而证得平面平面.

(2)建立空间直角坐标系,由直线与平面所成角的正切值求得正弦值,结合直线的方向向量和平面的法向量列方程,解方程求得的长.由此通过平面和平面的法向量,计算出二面角的余弦值,进而求得其正弦值.

(1)证明:∵DE⊥AB,∴DE⊥EB,DE⊥EF,

∴DE⊥平面BEF,∴DE⊥BF,

∵AE=2EB=2,∴EF=2,EB=1,

∵∠FEB=60°,∴由余弦定理得BF,

∴EF2=EB2+BF2,∴FB⊥EB,

由①②得BF⊥平面BCDE,

∴平面BFC⊥平面BCDE.

(2)解:以B为原点,BA为x轴,在平面ABCD中过点B作AB的垂线为y轴,BF为z轴,建立空间直角坐标系,

设DE=a,则D(1,a,0),F(0,0,),(﹣1,﹣a,),

∵直线DF与平面BCDE所成角的正切值为,

∴直线DF与平面BCDE所成角的正弦值为,

平面BCDE的法向量(0,0,1),

∴|cos|,解得a=2,

∴D(1,2,0),C(﹣2,2,0),∴(0,2,0),(﹣1,﹣2,),

设平面EDF的法向量(x,y,z),

则,取z=1,得(),

同理得平面DFC的一个法向量(0,,2),

∴cos,

∴二面角E﹣DF﹣C的正弦值为sin.

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