在所示的几何体中,底面ABCD是直角梯形,AB‖CD,∠DAB=90°,EA⊥底面ABCD,FD‖EA,EA=AB=2,

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  • (根据说明自己画辅助线)

    分别取AE、AB的中点M、N,延长DF,使FG=DF,连结MN、MG、GN.

    ∵EA⊥底面ABCD ,FD‖EA

    ∴ FD⊥底面ABCD

    ∵AM=FG=1,且GF∥AM

    ∴四边形AMGF是平行四边形

    ∴MG∥AF

    在△ABE中,MN∥BE

    ∴∠GMN为异面直线BE与AF所成的角或其补角.

    在Rt△AMN中,AM=1 AN=1

    ∴MN=√2,

    在Rt△ADF中,DF=1 AD=√2

    ∴ AF=√3

    ∵ AG=AF=√3

    在Rt△ADN中,AN=1 ,AD=√2

    ∴DN=√3

    连结DN,在Rt△DNG中,DG=2,DN=√3

    ∴NG=√7

    在△MNG中,由余弦定理,得

    cos∠GMN=(MN²+GM²-GN²)/2MN·GM=﹣√6/6

    ∴ ∠GMN的补角的余弦值为√6/6

    故 异面直线BE与AF所成角的余弦值为√6/6

    (2)设AC与BD的交点为O.

    ∵ AB‖CD

    ∴ △OBA∽△ODC

    ∴OB/OD=OA/OC=AB/CD=2/1=2

    ∴OA=2/3AC ,OB=2/3BD

    在Rt△ABD中,AB=2 ,AD=√2

    ∴BD=√(AB²+AD²)=√6

    在Rt△ADC中,AD=√2 ,DC=1

    ∴AC=√(AD²+DC²)=√3

    ∴ OA=2/3AC =2√3/3 ,OB=2/3BD=2√6/3

    ∴在△ABO中,有 AB²=4,AO²+BO²=(2√3/3 )²+(2√6/3)² =4

    ∴AB²=AO²+BO²

    ∴ON⊥OB

    即BD⊥AC

    ∵EA⊥底面ABCD

    ∴ 平面EAC⊥平面ABCD

    ∴ 平面与平面垂直的性质知:BD⊥面ACE

    (3) 在平面EAC内作OH⊥AC交EC于H,连结OF.

    ∴OH∥EA

    ∵FD⊥平面ABCD ,DO⊥AC

    ∴由三垂线定理,得 OF⊥AC

    ∴ ∠HOF为平面EAC与平面FAC所成二面角的平面角

    ∵DF∥EA∥HO

    ∴DF∥HO

    ∴∠DFO=∠HOF

    在Rt△DOF中,DF=1 ,DO=1/3BD=√6/3

    ∴OF=√(DO²+DF²)=√15/3

    COS∠DFO=DF/OF==√15/5

    即 COS∠HOF =√15/5

    故二面角E-AC-F的余弦值√15/5