已知:如图所示的多面体是由底面为ABCD的长方体被截面AEGF所截得的,其中AB=4,BC=2,CG=3,BE=1,
(1)求:BF与平面BCGE所成角的正切值
(2)求:截面AEGF与平面ABCD所成的二面角的余弦值
(3)在线段CG上是否存在一点M,使得M在平面AEGF上的射影恰为△EGF的重心.
网友回答
解:(1)建立如图所示的空间直角坐标系,
则D(0,0,0),B(2,4,0)A(2,0,0),C(0,4,0),E(2,4,1),G(0,4,3)设F(0,0,z).
∵AEGF为平行四边形,
∴,
即(-2,0,z)=(-2,0,2),∴z=2.
∴F(0,0,2).
∴=(-2,-4,2).于是||=2,即BF的长为2.=(-2,-4,2),
易知平面BCGE的一个法向量为=(0,1,0),|cos<>|===sinθ
cosθ=∴BF与平面BCGE所成角的正切值为tanθ=2.
?(2)设 为平面AEGF的法向量且 =(x,y,z)
由
即令z=1∴,易知平面ABCD的法向量=(0,0,1)
设截面AEGF与平面ABCD所成的二面角为α,则|cosα|=||=
(2)截面AEGF与平面ABCD所成的锐二面角的余弦值.
(3)不存在,在△AGC中,设M在平面AEGF的射影为H,
∵.故不存在.
解析分析:(1)可以建立空间坐标系,设出F点的坐标,根据截面AEFG为平行四边形,,得到F点的坐标;利用与平面BCGE的法向量夹角求解.(2)分别求出平面AEGF及平面FABCD的法向量,代入向量夹角公式,即可得到二面角E-FC1-C的余弦值.(3)设M在平面AEGF的射影为H,.故不存在.
点评:本题主要考查线线角,二面角空间角的计算.利用空间向量知识方法求解,思路稳定,使问题论证与计算变成了代数运算,使人们解决问题更加方便.