解答题如图,ABCD是块矩形硬纸板,其中AB=2AD=2,E为DC中点,将它沿AE折成直二面角D-AE-B.
(Ⅰ)求证:AD⊥平面BDE;
(Ⅱ)求二面角B-AD-E的余弦值.
网友回答
(Ⅰ)证明:由题设可知AD⊥DE,取AE中点O,
连接OD、BE,∵AD=DE=,∴OD⊥AE,
又∵二面角D-AE-B为直二面角,
∴OD⊥平面ABCE,
∴OD⊥BE,AE=BE=2,AB=2,
∴AB2=AE2+BE2,AE⊥BE,OD∩AE=O,
∴BE⊥平面ADE,
∴BE⊥AD,BE∩DE=E,
∴AD⊥平面BDE.…(6分)
(Ⅱ)解:取AB中点F,连接OF,则OF∥EB,
∴OF⊥平面ADE,
以O为原点,OA,OF,OD为x、y、z轴建立直角坐标系(如图),
则A(1,0,0),D(0,0,1),B(-1,2,0),
,,
设是平面ABD的一个法向量,
则,,
∴,取x=1,则y=1,z=1,
则,平面ADE的法向量,
设二面角B-AD-E的平面角为θ,
∴cosθ===.…(13分)解析分析:(Ⅰ)由题设可知AD⊥DE,取AE中点O,连接OD、BE,由AD=DE=,知OD⊥AE,由二面角D-AE-B为直二面角,知OD⊥平面ABCE由此能够证明AD⊥平面BDE.(Ⅱ)取AB中点F,连接OF,由OF∥EB,知OF⊥平面ADE,以O为原点,OA,OF,OD为x、y、z轴建立直角坐标系,则,,设是平面ABD的一个法向量,由,,得,平面ADE的法向量,由向量法能求出二面角B-AD-E的平面角.点评:本题考查直线与平面垂直的证明和求二面角的余弦值,解题时要认真审题,注意合理地把空间问题转化为平面问题,合理地运用向量法进行解题.