已知多面体ABCDE中,AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,AC=AD=CD=DE=2a,AB=a,F为CD的中点.(Ⅰ)求证:AF⊥平面CDE;(Ⅱ)求异面直线AC

发布时间:2020-07-31 13:55:43

已知多面体ABCDE中,AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,AC=AD=CD=DE=2a,AB=a,F为CD的中点.
(Ⅰ)求证:AF⊥平面CDE;
(Ⅱ)求异面直线AC,BE所成角余弦值;
(Ⅲ)求面ACD和面BCE所成二面角的大小.

网友回答

解:(Ⅰ)∵DE⊥平面ACD,AF?平面ACD,
∴DE⊥AF.
又∵AC=AD=CD,F为CD中点,
∴AF⊥CD,
又CD∩DE=D,
∴AF⊥平面CDE.

(2).
取DE中点M,连接AM、CM,则四边形AMEB为平行四边形,
AM∥BE,则∠CAM(或其补角)为AC与BE所成的角
在△ACM中,AC=2a,,.
由余弦定理得:
∴异面直线AC、AE所成的角的余弦值为??????????????????????
(Ⅲ)延长DA、EB交于点G,连接CG.
因为AB∥DE,AB=DE,所以A为GD中点??????????????????????
又因为F为CD中点,所以CG∥AF
因为AF⊥平面CDE,所以CG⊥平面CDE????????????????????????
故∠DCE为面ACD和面BCE所成二面角的平面角.
易求∠DCE=45°
解析分析:(Ⅰ)由已知易证DE⊥AF,且△ACD为正三角形,又证得AF⊥CD,进而可得AF⊥平面CDE(Ⅱ)取DE中点M,连接AM、CM,则四边形AMEB为平行四边形,AM∥BE,则∠CAM(或其补角)为AC与BE所成的角,在△ACM中解即可.(Ⅲ)延长DA、EB交于点G,连接CG,面ACD和面BCE所成二面角的平面角即为∠DCE,易解得为45°.

点评:本题考查线面位置关系的判定与证明,线线角、二面角的大小求解.考查空间想象、转化、计算能力.对于“无棱的”二面角可通过延展半平面,找到棱,使问题便于解决.
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