解答题

19)(本题满分12分)

如图,已知正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,

 AB=AF=1M是线段EF的中点。

)求证AM平面BDE

)求二面角A—DF—B的大小;

 

 

 

方法一

: ()ACBD的交点为O,连接OE,

   OM分别是ACEF的中点,ACEF是矩形,

四边形AOEM是平行四边形,

AMOE

平面BDE 平面BDE

AM平面BDE

()在平面AFD中过AASDFS,连结BS

ABAF ABAD

AB平面ADF

ASBS在平面ADF上的射影,

由三垂线定理得BSDF

∴∠BSA是二面角A—DF—B的平面角。

RtΔASB中,

二面角A—DF—B的大小为60º

)设CP=t0≤t≤2,PQABQ,则PQAD

PQABPQAF

PQ平面ABF平面ABF

PQQF

RtΔPQF中,FPQ=60º

PF=2PQ

∵ΔPAQ为等腰直角三角形,

∵ΔPAF为直角三角形,

所以t=1t=3(舍去)

即点PAC的中点。

方法二

   )建立如图所示的空间直角坐标系。

    ,连接NE

    则点NE的坐标分别是(、(0,0,1,

    NE=(,

    又点AM的坐标分别是

  )、(

   AM=

NE=AMNEAM不共线,

NEAM

平面BDE 平面BDE

AM平面BDF

AFABABADAF

ABADF

为平面DAF的法向量。

NE·DB=·=0

NE·NF=·=0

NEDBNENF

NE为平面BDF的法向量。

cos<AB,NE>=

ABNE的夹角是60º

即所求二面角A—DF—B的大小是60º

)设P(t,t,0)(0≤t≤)

CD=00

PFCD所成的角是60º

解得(舍去),

即点PAC的中点。

 

 

 

 

 

 

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