解答题在如图所示的多面体中,已知正方形ABCD和直角梯形ACEF所在的平面互相垂直,B

发布时间:2020-07-09 00:55:07

解答题在如图所示的多面体中,已知正方形ABCD和直角梯形ACEF所在的平面互相垂直,BC⊥AC,EF∥AC,AB=,EF=EC=1.
(1)求证:AF∥平面BDE;
(2)求证:DF⊥平面BEF;
(3)求二面角A-BF-E的余弦值.

网友回答

(1)证明:设AC与BD交与点O.
∵EF∥AO,且EF=1,AO=AC=1.
∴四边形AOEF为平行四边形,
∴AF∥EO,
∵EO?面BDE,AF?面BDE,∴AF∥面BDE.…(3分)
(2)证明:∵正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面相互垂直,且CE⊥AC,∴CE⊥面ABCD,
连接FO,∵正方形ABCD的边长为,∴AC=BD=2;
直角梯形ACEF中,FO∥EC,且FO=1,DF=BF=,DE=BE=,则BF⊥EF,
由BF=DF=,BD=2可知BF⊥DF,
∵EF∩DF=F
∴BF⊥平面DEF;…(7分)
(3)解:取BF中点M,BE中点N,连接AM、MN、AN,
∵AB=BF=AF=,∴AM⊥BF,
又∵MN∥EF,EF⊥BF,∴MN⊥BF,
∴∠AMN就是二面角A-BF-E的平面角.
AM=AB=,MN=EF=;
在Rt△APN中,可得AN2=AP2+NP2=,
∴在△AMN中,可得cos∠AMN==-,…(12分)解析分析:(1)利用线面平行的判定,证明AF∥EO即可;(2)利用线面垂直的判定,证明BF⊥EF,BF⊥DF,即可证得BF⊥平面DEF;(3)取BF中点M,BE中点N,连接AM、MN、AN,则∠AMN就是二面角A-BF-E的平面角,由此可求二面角A--BF--E的余弦值.点评:本题考查线面平行、线面垂直,考查面面角,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
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