問題詳情:
如圖,菱形ABCD與正三角形BCE的邊長均為2,它們所在平面互相垂直,FD⊥平面ABCD,且FD=.
(I)求*:EF∥平面ABCD;
(Ⅱ)若∠CBA=60°,求二面角A﹣FB﹣E的餘弦值.
【回答】
【考點】二面角的平面角及求法.
【專題】數形結合;空間位置關係與距離;立體幾何.
【分析】(I)根據線面平行的判定定理即可*EF∥平面ABCD;
(Ⅱ),建立空間座標系,利用向量法即可求二面角A﹣FB﹣E的餘弦值.
【解答】解:(Ⅰ)如圖,過點E 作 EH⊥BC於H,連接HD,
∴EH=.
∵平面ABCD⊥平面BCE,EH⊂平面BCE,
平面ABD∩平面BCE=BC,
∴EH⊥平面ABCD,
又∵FD⊥平面ABCD,FD=,
∴FD∥EH.FD=EH
∴四邊形EHDF 為平行四邊形.
∴EF∥HD
∵EF⊄平面ABCD,HD⊂平面ABCD,
∴EF∥平面ABCD
(Ⅱ)連接HA 由(Ⅰ),得H 為BC 中點,
又∠CBA=60°,△ABC 為等邊三角形,
∴AH⊥BC,
分別以HB,HA,HE 為x,y,z 軸建立如圖所示的空間直角座標系H﹣xyz.
則 B(1,0,0),F(﹣2,,),E(0,0,),A(0,,0)
=(﹣3,,),=(﹣1,,0),=(﹣1,0,),
設平面EBF 的法向量為=(x,y,z).
由得
令z=1,得=(,2,1).
設平面ABF的法向量為=(x,y,z).
由得
令y=1,得=(,1,2)
cos<,>====
故二面角A﹣FB﹣E的餘弦值是.
【點評】本題綜合考查空間中線線、線面的位置關係和空間中角的計算,涉及二面角的平面角,傳統方法和座標向量法均可,考查的知識面較廣,難度中等.
知識點:點 直線 平面之間的位置
題型:解答題