四棱锥的正视图和俯视图如下,其中俯视图是直角梯形.
(I?)若正视图是等边三角形,F为AC的中点,当点M在棱AD上移动时,是否总有BF丄CM,请说明理由;
(II)若平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,求直线AD与平面ABE所成角的正弦值.
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解:(I?)若正视图是等边三角形,F为AC的中点,当点M在棱AD上移动时,总有BF丄CM.
取BC中点O,连接AO,由俯视图可知,AO⊥面BCDE,取DE中点H,连接OH,OH⊥BC
以OC、OH、OA分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,设A(0,0,),B(-1,0,0),C(1,0,0)
∴F()
设M(x,2x,(1-x)),
∴,
∴,
∴BF丄CM.
(II)D(1,2,0),设A(0,0,a)(a>0),∴
设平面ADE的法向量为,∴
∴,∴可取
∵平面ABC的法向量为
∴
∵平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,
∴,解得
设平面ABE的法向量为,
∵
∴
∴,
∴可取
∴
∴直线AD与平面ABE所成角的正弦值为.
解析分析:(I?)建立空间直角坐标系,用坐标表示向量,证明,可得BF丄CM.(II)求出平面ADE的法向量、平面ABC的法向量,利用平面ABC与平面ADE所成的锐二面角为45°,可得求出平面ABE的法向量,计算,即可得到直线AD与平面ABE所成角的正弦值.
点评:本题考查三视图与直观图的转换,考查线线垂直,考查直线与平面的所成角,考查空间想象能力,逻辑思维能力,是中档题.