题目内容

如图,平面ABEF⊥平面ABCD,四边形ABEF与ABCD都是直角梯形,

∠BAD=∠FAB=90°,BC∥AD,BE∥AF.

(Ⅰ)证明:C、D、F、E四点共面:

(Ⅱ)设AB=BC=BE,求二面角A-ED-B的大小.

解法一:

(Ⅰ)延长DC交AB的延长线于点G,由BCAD得

延长FE交AB的延长线于,

同理可得

故即与G重合.

因此直线CD、EF相交于点G,即C、D、F、E四点共面.

(Ⅱ)设AB=1,则BC=BE=1,AD=2.

取AE中点M,则BM⊥AE,

又由已知得,AD⊥平面ABEF.故AD⊥BM,BM与平面ADE内两相交直线AD、AE都垂直.

所以BM⊥平面ADE.

作MN⊥DE,垂足为N,连结BN.

由三垂线定理知BN⊥ED,为二面角A―ED―B的平面角.

故

所以二面角A―DE―B的大小为

解法二:

由平面ABEF⊥平面ABCD,AF⊥AB,得FA⊥平面ABCD,以A为坐标原点,射线AB为x轴正半轴,建立如图所示的直角坐标系A-xyz.

(Ⅰ)设AB=a,BC=b,BE=c,则

B(a,0,0)、C(a,b,0)、E(a,0,c).

D(0,2b,0)、F (0,0,2c).

故,从而由点,得EC∥FD.

故C、D、F、E四点共面.

(Ⅱ)设AB=1,则BC=BE=1,则

B (1,0,0),C(1,1,0),D(0,2,0),E(1,0,1).

在DE上取点M,使,则,

从而 ,

又

MB⊥DE.

在DE上取点N,使,则

从而 

NA⊥DE.

故与的夹角等于二面角A―DE―B的平角角,

所以二面角A―DE―B的大小为

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