题目内容

【题目】如图,多面体ABCDEF中,四边形ABCD为矩形,二面角A-CD-F为60°,DE∥CF,CD⊥DE,AD=2,DE=DC=3,CF=6.

(1)求证:BF∥平面ADE;

(2)在线段CF上求一点G,使锐二面角B-EG-D的余弦值为.

【答案】(1)详见解析;(2)点满足.

【解析】

(1)先证明平面,平面,可得平面平面,从而可得结果;(2)作于点,则平面,以平行于的直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴,建立空间直角坐标系,设,利用向量垂直数量积为零列方程组求得平面的法向量,结合面的一个法向量为,利用空间向量夹角余弦公式列方程解得,从而可得结果.

(1)因为ABCD是矩形,所以BC∥AD,

又因为BC不包含于平面ADE,

所以BC∥平面ADE,

因为DE∥CF,CF不包含于平面ADE,

所以CF∥平面ADE,

又因为BC∩CF=C,所以平面BCF∥平面ADF,

而BF平面BCF,所以BF∥平面ADE.

(2)∵CD⊥AD,CD⊥DE

∴∠ADE为二面角A-CD-F的平面角

∴∠ADE=60°

∵CD⊥面ADE

平面平面,作于点,

则平面,

由,得,

以为原点,平行于的直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴,

建立如图所示的空间直角坐标系,

则,

,

设,则,

设平面的法向量为,

则由,得,取,

得平面的一个法向量为,

又面的一个法向量为,

,

,

解得或(舍去),

此时,得,

即所求线段上的点满足.

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