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)
则
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.