解答题如图,在直角梯形ABEF中,将四边形DCEF沿CD折起,使∠FDA=60°,得到

发布时间:2020-07-09 07:19:16

解答题如图,在直角梯形ABEF中,将四边形DCEF沿CD折起,使∠FDA=60°,得到一个空间几何体.
(1)在线段DF上找点G,使得AG∥平面BEF;
(2)求证:AF⊥面ABCD;
(3)作出直线EF与平面ABCD所成角,并求该角的正切值.

网友回答

解:(1)取FD中点为G,连接GE,则
∵梯形DCEF中,DG∥CE且DG=CE=1
∴四边形DCEF是平行四边形,
∴GE∥DC且 GE=DC,
∵AB∥DC且AB=DC,
∴GE∥AB且AB=GE,
∴四边形ABEG为平行四边形,得AG∥BE,
∵AG?平面BEF,BE?平面BEF,
∴AG∥平面BEF.
?(2)∵△FDA中,∠FDA=60°,AD=1,DF=2
∴AF2=AD2+DF2-2AD?DF∠FDA=3,得AF2+AD2=DF2,
由此可得AF⊥AD,
∵AD⊥AB,DF⊥AB,AD、DF是平面ADF内的相交直线
∴AB⊥平面ADF,结合AF?平面ADF,得AF⊥AB
∵AB、AD是平面ABCD内的相交直线
∴AF⊥面ABCD;
(3)延长FE与DC延长线交于点N,连接AN交BC于点O.
∵AF⊥面ABCD,
∴AN是直线EF在平面ABCD内的射影,∠ANF是EF与平面ABCD所成的角.
∵EC是△FDN的中位线,
∴C为DN的中点.而BC∥AD,所以O为AN中点.
正方形ABCD中,可得AO==,AN=2AO=
∴Rt△AFN中,tan∠ANF==,即EF与平面ABCD所成角正切值为.解析分析:(1)取FD中点为G,连接GE,可证出四边形ABEG为平行四边形,得AG∥BE,结合线面平行的判定定理,可得AG∥平面BEF.(2)利用余弦定理和勾股定理的逆定理,证出△FDA中AF⊥AD,根据AD⊥AB,DF⊥AB得AB⊥平面ADF,从而得AF⊥AB,最后利用线面垂直判定定理,可证出AF⊥面ABCD;(3)延长FE与DC延长线交于点N,连接AN交BC于点O,可得∠ANF是EF与平面ABCD所成的角.Rt△AFN中,根据正切在直角三角形中的定义,算出tan∠ANF==,即得EF与平面ABCD所成角正切值.点评:本题以翻折问题为例给出特殊四棱锥,求证线面平行、线面垂直,并求直线与平面所成的角,着重考查了线面垂直的判定、线面平行的判定和求直线与平面的夹角等知识,属于中档题.
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