解题思路:(I)取DE中点N,连接MN,AN,由三角形中位线定理,结合已知中AB∥CD,AB=AD=2,CD=4,易得四边形ABMN为平行四边形,所以BM∥AN,再由线面平面的判定定理,可得BM∥平面ADEF;
(II)由已知中正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,易得ED⊥平面ABCD,进而ED⊥BC,由勾股定理,我们易判断出△BCD中,BC⊥BD,由线面垂直的判定定理可得BC⊥平面BDE,再由面面垂直的判定定理,即可得到平面BDE⊥平面BEC;
(III)以D为原点,DA,DC,DE所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,分别求出平面BEC与平面ADEF的法向量,代入向量夹角公式,即可求出平面BEC与平面ADEF所成锐二面角的余弦值.
证明:
(I)取DE中点N,连接MN,AN
在△EDC中,M、N分别为EC,ED的中点,所以MN∥CD,且MN=[1/2]CD.
由已知AB∥CD,AB=[1/2]CD,所以MN∥AB,且MN=AB.
所以四边形ABMN为平行四边形,所以BM∥AN
又因为AN⊂平面ADEF,
且BM⊄平面ADEF,
所以BM∥平面ADEF.(4分)
(II)在正方形ADEF中,ED⊥AD,
又因为平面ADEF⊥平面ABCD,
且平面ADEF∩平面ABCD=AD,
所以ED⊥平面ABCD,所以ED⊥BC.
在直角梯形ABCD中,
AB=AD=2,CD=4,可得BC=2
2
在△BCD中,BD=BC=2
2,CD=4,
所以BC⊥BD.
所以BC⊥平面BDE,又因为BC⊂平面BCE,
所以平面BDE⊥平面BEC.(9分)
(III)由(2)知ED⊥平面ABCD,且AD⊥CD.
以D为原点,DA,DC,DE所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系.
B(2,2,0),C(0,4,0),E(0,0,2),平面ADEF的一个法向量为
m=(0,1,0).
设
n=(x,y,z)为平面BEC的一个法向量,因为
BC=(−2,2,0),
CE=(0,−4,2)
∴
−2x+2y=0
−4y+2z=0
令x=1,得y=1,z=2
所以
n=(1,1,2)为平面BEC的一个法向量
设平面BEC与平面ADEF所成锐二面角为θ
则cosθ=
m•
n
|
m|•|
n|=
6
6
所以平面BEC与平面ADEF所成锐二面角为余弦值为
6
6
点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定;平面与平面垂直的判定.
考点点评: 本题考查的知识点是二面角的平面角及求法,直线与平面平行的判定,平面与平面垂直的判定,熟练掌握空间直线与平面不同位置关系(平行和垂直)的判定定理、性质定理、定义及几何特征是解答本题的关键.