题目内容
(I )若正视图是等边三角形,F为AC的中点,当点M在棱AD上移动时,是否总有BF丄CM,请说明理由;
(II)若平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,求直线AD与平面ABE所成角的正弦值.
分析:(I )建立空间直角坐标系,用坐标表示向量,证明
•
=0,可得BF丄CM.
(II)求出平面ADE的法向量、平面ABC的法向量,利用平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,可得a=
求出平面ABE的法向量,计算cos<
,
> =
,即可得到直线AD与平面ABE所成角的正弦值.
| BF |
| CM |
(II)求出平面ADE的法向量、平面ABC的法向量,利用平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,可得a=
| 3 |
| AD |
| p |
| ||
| 4 |
解答:
解:(I )若正视图是等边三角形,F为AC的中点,当点M在棱AD上移动时,总有BF丄CM.
取BC中点O,连接AO,由俯视图可知,AO⊥面BCDE,取DE中点H,连接OH,OH⊥BC
以OC、OH、OA分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,设A(0,0,
),B(-1,0,0),C(1,0,0)
∴F(
,0,
)
设M(x,2x,
(1-x)),
∴
=(
,0,
),
=(x-1,2x,
(1-x)
∴
•
=0,
∴BF丄CM.
(II)D(1,2,0),设A(0,0,a)(a>0),∴
=(2,1,0),
=(1,2,-a)
设平面ADE的法向量为
=(x1,y1,z1),∴
•
=0,
•
=0
∴
,∴可取
=(1 ,-2,-
)
∵平面ABC的法向量为
=(0,1,0)
∴cos<
,
> =
∵平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,
∴
=
,解得a=
设平面ABE的法向量为
=(x2,y2,z2),
∵
=(1,0,
),
=(0,1,0)
∴
•
=0,
•
=0
∴
,
∴可取
=(
,0,-1 )
∴cos<
,
> =
∴直线AD与平面ABE所成角的正弦值为
.
取BC中点O,连接AO,由俯视图可知,AO⊥面BCDE,取DE中点H,连接OH,OH⊥BC
以OC、OH、OA分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,设A(0,0,
| 3 |
∴F(
| 1 |
| 2 |
| ||
| 2 |
设M(x,2x,
| 3 |
∴
| BF |
| 3 |
| 2 |
| ||
| 2 |
| CM |
| 3 |
∴
| BF |
| CM |
∴BF丄CM.
(II)D(1,2,0),设A(0,0,a)(a>0),∴
| ED |
| AD |
设平面ADE的法向量为
| m |
| m |
| ED |
| m |
| AD |
∴
|
| m |
| 3 |
| a |
∵平面ABC的法向量为
| n |
∴cos<
| m |
| n |
| -2 | ||||
|
∵平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,
∴
| -2 | ||||
|
| ||
| 2 |
| 3 |
设平面ABE的法向量为
| p |
∵
| BA |
| 3 |
| BE |
∴
| p |
| BA |
| p |
| BE |
∴
|
∴可取
| p |
| 3 |
∴cos<
| AD |
| p |
| ||
| 4 |
∴直线AD与平面ABE所成角的正弦值为
| ||
| 4 |
点评:本题考查三视图与直观图的转换,考查线线垂直,考查直线与平面的所成角,考查空间想象能力,逻辑思维能力,是中档题.
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