3. (2010年高考天津卷理科19) (本小题满分12分)

如图,在长方体中,分别是棱,上的点,,。

(Ⅰ)求异面直线与所成角的余弦值:

(Ⅱ)证明⊥平面:(Ⅲ) 求二面角的正弦值。

[命题意图]本小题主要考查异面直线所成的角、直线与平面垂直、二面角等基础知识,考查用空间向量解决立体几何问题的方法,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力。

[解析]方法一:如图所示,建立空间直角坐标系,

点A为坐标原点,设,依题意得,

,,

(1)    解:易得,

于是

  所以异面直线与所成角的余弦值为

(2)    证明:已知,,

于是·=0,·=0.因此,,,又

所以平面

(3)解:设平面的法向量,则,即

不妨令X=1,可得。由(2)可知,为平面的一个法向量。

于是,从而

所以二面角的正弦值为

方法二:(1)解:设AB=1,可得AD=2,AA1=4,CF=1.CE=

链接B1C,BC1,设B1C与BC1交于点M,易知A1D∥B1C,由,可知EF∥BC1.故是异面直线EF与A1D所成的角,易知BM=CM=,所以 ,所以异面直线FE与A1D所成角的余弦值为

(2)证明:连接AC,设AC与DE交点N 因为,所以,从而,又由于,所以,故AC⊥DE,又因为CC1⊥DE且,所以DE⊥平面ACF,从而AF⊥DE.

连接BF,同理可证B1C⊥平面ABF,从而AF⊥B1C,所以AF⊥A1D因为,所以AF⊥平面A1ED

(3)解:连接A1N.FN,由(2)可知DE⊥平面ACF,又NF平面ACF, A1N平面ACF,所以DE⊥NF,DE⊥A1N,故为二面角A1-ED-F的平面角

易知,所以,又所以,在

连接A1C1,A1F 在

。所以

所以二面角A1-DE-F正弦值为。

 0  280814  280822  280828  280832  280838  280840  280844  280850  280852  280858  280864  280868  280870  280874  280880  280882  280888  280892  280894  280898  280900  280904  280906  280908  280909  280910  280912  280913  280914  280916  280918  280922  280924  280928  280930  280934  280940  280942  280948  280952  280954  280958  280964  280970  280972  280978  280982  280984  280990  280994  281000  281008  447090 

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