在如图所示的多面体中,EF⊥平面AEB,AE⊥EB,AD∥EF,EF∥BC.BC=2AD=4,EF=3,AE=BE=2,G为BC的中点.
(1)求证:AB∥平面DEG;
(2)求证:BD⊥EG;
(3)求二面角C-DF-E的正弦值.
网友回答
(1)证明:∵AD∥EF,EF∥BC,∴AD∥BC,
∵BC=2AD,G为BC的中点,∴AD∥BG,且AD=BG,∴四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥DG
因为AB不在平面DEG中,DG在平面DEG内,∴AB∥平面DEG.
(2)证明:∵EF⊥平面AEB,AE?平面AEB,BE?平面AEB,
∴EF⊥AE,EF⊥BE,∵AE⊥EB,∴EB、EF、EA两两垂直.
以点E为坐标原点,EB、EF、EA所在直线分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,
由已知得:A(0,0,2),B(2,0,0),C(2,4,0),D(0,2,2),F(0,3,0),G(2,2,0).
∵,∴
∴BD⊥EG.
(3)解:由已知得是平面EFDA的法向量,设平面DCF的法向量为
∵,∴,令z=1,得x=-1,y=2,即.
设二面角C-DF-E的大小为θ,
则,∴
∴二面角C-DF-E的正弦值为.
解析分析:(1)要证AB∥平面DEG,可在平面DEG中找到一条直线与AB平行,根据题目给出的条件,能够证得AB∥DG;(2)根据题目条件先证明EB、EA、EF两两相互垂直,然后以E为原点,以EB、EF、EA所在直线分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,运用向量数量积等于0,从而证明BD⊥EG;(3)在(2)的基础上,求出二面角的两个半平面的法向量,利用法向量求二面角的平面角的余弦值.
点评:本题考查了直线与平面平行的判定,直线与平面垂直的性质,考查了运用平面法向量求二面角的三角函数值,解答此题的关键是正确建立空间直角坐标系,是中档题