如图甲,在平面四边形ABCD中,已知∠A=45°,∠C=90°,∠ADC=105°,AB=BD,现将四边形ABCD沿BD

1个回答

  • 解题思路:(1)在图甲中,由AB=BD,且∠A=45°,能推导出AB⊥BD;在图乙中,由平面ABD⊥平面BDC,且平面ABD∩平面BDC=BD,能推导出AB⊥CD.由此能够证明DC⊥平面ABC.

    (2)法一:以B为坐标原点,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角A-EF-B的余弦值.

    法二:由题知,EF∥DC,故EF⊥平面ABC.由BE在平面ABC内,AE在平面ABC内,知∠AEB为二面角B-EF-A的平面角利用余弦定理能求出二面角A-EF-B的余弦值.

    (1)证明:在图甲中,

    ∵AB=BD,且∠A=45°,

    ∴∠ADB=45°,∠ABD=90°,AB⊥BD,(2分)

    在图乙中,∵平面ABD⊥平面BDC,且平面ABD∩平面BDC=BD,

    ∴AB⊥底面BDC,

    ∴AB⊥CD. (4分)

    又∠DCB=90°,∴DC⊥BC,且AB∩BC=B,

    ∴DC⊥平面ABC.(6分)

    (2)解法一:如图,以B为坐标原点,建立空间直角坐标系如下图示,

    设CD=a,则BD=AB=2a,BC=

    3a,AD=2

    2a,

    ∴A(0,0,2a),B(0,0,0),D(2a,0,0),C(

    3

    2a,

    3

    2a,0),

    则E([3/4a,

    3

    4a,a),F(a,0,a),

    AC=(

    3

    2a,

    3

    2a,−2a),

    CD=(

    1

    2a,−

    3

    2a,0),

    BE=(

    3

    4a,

    3

    4a,a),

    BF=(a,0,a),

    设平面ACD的法向量为

    m]=(x1,y1,1),平面BEF的法向量

    n=(x2,y2,1),(8分)

    m•

    CD=

    1

    2ax1−

    3

    2y1=0

    m•

    AC=

    3

    2ax1+

    3

    2ay1−2a=0;

    n•

    BE=

    3

    4ax2+

    3

    4ay2+a=0

    n•

    BF=ax2+a=0.

    解得

    m=(1,

    3

    3,1),

    n=(-1,-

    3

    3,1),(10分)

    ∴cos<

    m,

    n>=

    −1−

    1

    3+1

    21

    3•

    21

    3=-[1/7].

    即所求二面角A-EF-B的余弦值为-[1/7].(12分)

    解法二:由题知,EF∥DC,

    ∴EF⊥平面ABC.

    又∵BE在平面ABC内,AE在平面ABC内,

    ∴FE⊥BE,FE⊥AE,

    ∴∠AEB为二面角B-EF-A的平面角,(9分)

    设CD=a,则BD=AB=2a,BC=

    3a,

    在△AEB中,AE=BE=[1/2AC=

    1

    2

    AB2+BC2]=

    7

    2a,

    ∴cos∠AEB=

    AE2+BE2−AB2

    2AE•BE=-[1/7],

    即所求二面角B-EF-A的余弦为-[1/7].(12分)

    点评:

    本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定.

    考点点评: 本题考查直线与平面垂直的证明,考查二面角的余弦值的求法.解题时要认真审题,仔细解答,注意向量法和余弦定理的合理运用.