题目内容

如图,两矩形ABCDABEF所在平面互相垂直,DE与平面ABCD及平面ABEF所成角分别为30°、45°,M、N分别为DEDB的中点,且MN=1.

(1)求证MN丄平面ABCD

(2)求线段AB的长

(3)求二面角A-DE-B的平面角的正弦值

答案:
解析:

  解:(Ⅰ)证明:∵平面ABCD⊥平面ABEF,且平面ABCD平面ABEFAB

  EBAB EB⊥平面ABCD 又MNEB

  ∴MN⊥面ABCD  (3分)

  (Ⅱ)由(Ⅰ)可知∠EDBDE与平面ABCD所成的角

  ∴∠EDB=30o

  又在RtEBD中,EB=2MN=2,∠EBD=90o

  ∴DE

  连结AE,可知∠DEADE与平面ABEF所成的角

  ∴∠DEA=45o  (5分)

  在RtDAE中,∠DAE=90o

  ∴AEDE cosDEA=2

  在RtABE中,  (7分)

  (Ⅲ)方法一:过BBOAEO点,过OOHDEH,连BH

  ∵AD⊥平面ABEF BOABEF

  ∴BO⊥平面ADE ∴OHBH在平面ADE内的射影

  ∴BHDE 即∠BHO为所求二面角的平面角  (9分)

  在RtABE中,BO

  在RtDBE中,由BH·DEDB·OEBH

  ∴sinBHO  (12分)

  方法二:由题设及(Ⅰ)可得AFABAFADABAD

  如图分别以射线AFABADxyz轴建立空间直角坐标系Axyz

由(Ⅱ)知,AFBE=2,ABEFCD=2,ADBC=2

  ∴A(0,0,0) B(0,2,0) C(0,2,2) D(0,0,2) E(2,2,0) F(2,0,0)  (9分)

  在正方形ABEF中,BFAE,又AD⊥平面ABEF

  ∴BF⊥平面ADE ∴是平面ADE的法间量,

  设平面BDE的法向量为

  由

   ∴ ∴

  取z=1得平面BDE的一个法向量为

  设二面角ADEB的大小为α

  则

  ∴  (12分)


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