正四面体A-BCD(四个面都是等边三角形的三棱锥)中,E为BC中点,求异面直线AE与BD所成角的余弦值.

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  • 解题思路:取CD中点F,连接EF、AF.在△BCD中利用中位线定理得EF∥BD,所以∠AEF(或其补角)即为异面直线AE与BD所成的角,设正四面体棱长为a,算出△AEF中各边之长,再利用余弦定理加以计算可得答案.

    取CD中点F,连接EF、AF,可得

    ∵△BCD中E、F分别为BC、CD的中点,∴EF∥BD,EF=[1/2]BD

    因此,∠AEF(或其补角)即为异面直线AE与BD所成的角,

    设正四面体棱长为a,由题意可得AF=AE=

    3

    2a,EF=[1/2]a,

    ∴在△AEF中,根据余弦定理得

    cos∠AEF=

    EF2+EA2−AF2

    2EF•EA=

    1

    4a2+

    3

    4a2−

    3

    4a2

    1

    2a×

    3

    2a=

    3

    6,

    即异面直线AE和BD所成角的余弦值为

    3

    6.

    点评:

    本题考点: 异面直线及其所成的角.

    考点点评: 本题在正四面体中求异面直线所成角大小.着重考查了正四面体的性质、三角形的中位线定理和异面直线所成角的定义及其求法等知识,属于中档题.