43、(烟台?理科)四棱锥P―ABCD中,PA⊥面ABCD,PA=AB=BC=2,E为PA中点,过E作平行于底面的面EFGH分别与另外三条侧棱交于F,G,H,已知底面ABCD为直角梯形,AD//BC,AB⊥AD,∠BCD=135°
(1)求异面直线AF,BG所成的角的大小;
(2)设面APB与面CPD所成的锐二面角的大小为θ,求cosθ.
(解)由题意可知,AP、AD、AB两两垂直,
可建立空间直角坐标系A―xyz,由平面几
何知识知:AD=4,D(0,4,0),B(2,0,0),
,即平面BCE与平面ACD所成锐二面角为45°。…………12分
设平面BCE与平面ACD所成锐二面角为
显然,为平面ACD的法向量。
……10分
则C(0,―1,0),………………9分
又BP//AF,∴BP⊥平面CDE。又∵BP平面BCE,
∴平面BCE⊥平面CDE。 …………8分
(III)由(II),以F为坐标原点,FA,FD,FP所在的直线分别为x,y,z轴(如图),建立空间直角坐标系F―xyz.设AC=2,
∴DE⊥平面ACD,又AF平面ACD,
∴DE⊥AF。又AF⊥CD,CD∩DE=D,
∴AF⊥平面CDE。 …………6分
又∵AF平面BCE,BP平面BCE,
∴AF//平面BCE。 …………4分
(II)∵△ACD为正三角形,∴AF⊥CD。
∵AB⊥平面ACD,DE//AB,
∴AB//FP,且AB=FP,
∴ABPF为平行四边形,∴AF//BP。…………2分