(2014•东莞一模)如图所示的多面体中,ABCD是菱形,BDEF是矩形,ED⊥平面ABCD,∠BAD=π3,AD=2.

(2014•东莞一模)如图所示的多面体中,ABCD是菱形,BDEF是矩形,ED⊥平面ABCD,∠BAD=
π
3
,AD=2.
(1)求证:平面FCB∥平面AED;
(2)若二面角A-EF-C为直二面角,求直线BC与平面AEF所成的角θ的正弦值.
唱歌的草 1年前 已收到1个回答 举报

心心雨 春芽

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解题思路:(1)证明FB∥平面AED,BC∥平面AED,利用面面平行的判定定理可得结论;
(2)取EF的中点M,证明∠AMC就是二面角A-EF-C的平面角.解法1(几何方法):延长CB到G,使BC=BG,证明∠CGM为所求,可得结论;解法2(向量方法):求出平面AEF的法向量,利用向量的夹角公式,即可得出结论.

(1)证明:矩形BDEF中,FB∥ED,--------(1分)
∵FB⊄平面AED,ED⊂平面AED,
∴FB∥平面AED,-(2分)
同理BC∥平面AED,-------(3分)
又FB∩BC=B,
∴平面FBC∥平面EDA.------(4分)
(2)取EF的中点M.
∵ED⊥面ABCD,ED∥FB,∴ED⊥AD,ED⊥DC,FB⊥BC,FB⊥AB
∵ABCD是菱形,BDEF是矩形,
∴△ADE,△EDC,△ABF,△BCF是全等三角形,
∴AE=AF,CE=CF,
∴AM⊥EF,CM⊥EF,
∴∠AMC就是二面角A-EF-C的平面角-------(8分)
解法1(几何方法):
延长CB到G,使BC=BG,由已知可得,ADBG是平行四边形,又BDEF矩形,
∴AEFG是平行四边形,A,E,F,G共面,
由上证可知,AM⊥MC,CM⊥EF,EF,AM相交于M,
∴CM⊥平面AEFG,
∴∠CGM为所求.



由AD=2,∠DAB=60°,得AC=2
3
等腰直角三角形AMC中,AC=2
3,可得MC=
6
直角三角形GMC中,sin∠CGM=
CM
CG=

6
4
解法2(向量方法):以D为原点,DC为y轴、DE为z轴,建立如图的直角坐标系,由AD=2.则M(

3
2,
1
2,
3),C(0,2,0),平面AEF的法向量

n=

MC=(−

3
2,
3
2,−
3),-------(12分)





CB=

DA=(
3,−1,0),
∴cos<

n,

CB>=


n•

CB
|

n||

CB|=−

6
4,
∴sinθ=

6
4.---(14分)

点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;平面与平面平行的性质.

考点点评: 本题考查线面平行、面面平行,考查线面角,考查学生分析解决问题的能力,正确找出线面角是关键.

1年前

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