如图a,直角梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,AB=BC=AD=1,E是底边AD的中点,沿CE将△CDE折起,使A-CE-D是直二面角(如图b).在图b中过D作DF

发布时间:2020-07-31 13:21:17

如图a,直角梯形ABCD中,∠A=∠B=90°,AB=BC=AD=1,E是底边AD的中点,沿CE将△CDE折起,使A-CE-D是直二面角(如图b).在图b中过D作DF⊥平面BCD,EF∥平面BCD.
①求证:DF?平面CDE;
②求点F到平面ACD的距离;
③求面ACE与面ACF所成二面角的余弦值.

网友回答

解:①依题意DE⊥BC,CE⊥BC,
因为DE∩CE=E,
所以BC⊥平面CDE,过E作EG⊥CD,
垂足为G,则EG⊥平面BCD,
又因为DF⊥平面BCD,
所以DF∥EG,DF、EG共面,都在平面DEG中,
所以DF?平面CDE.
②在四面体ACDF中,AE⊥平面CDF,设点F到平面ACD的距离为h,
则,直接计算知,,AE=1,,,
从而,.
③以E为原点,EA、EC、ED所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,则A(1,0,0)、C(0,1,0)、,,,
设平面ACF的一个法向量为,
则,即,
所以取,面ACE的一个法向量为,
所以面ACE与面ACF所成二面角的余弦值.
解析分析:①先根据线面垂直判定定理可知BC⊥平面CDE,过E作EG⊥CD,垂足为G,则EG⊥平面BCD,根据DF⊥平面BCD,则DF∥EG,DF、EG共面,都在平面DEG中,从而DF?平面CDE.②在四面体ACDF中,AE⊥平面CDF,设点F到平面ACD的距离为h,根据等体积法可求出h;③以E为原点,EA、EC、ED所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,求出平面ACF的一个法向量和面ACE的一个法向量,然后求出两个法向量的夹角,从而求出面ACE与面ACF所成二面角的余弦值.

点评:本题有折叠、建立四面体、建立空间直角坐标系等方式“构造空间图形”,当然,构造的方式还有视图等;求解的问题有线面关系、角度、距离等,其中③仅适合理科学生.对理科学生而言,②也可用向量法,在上述空间直角坐标系下,面ACD的一个单位法向量,根据数量积的几何意义,.
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