在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为棱BB1和DD1中点.

在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别为棱BB1和DD1中点.
(1)求证:平面B1FC1∥平面ADE;
(2)试在棱DC上求一点M,使D1M⊥平面ADE
(3)求二面角A1-DE-A的余弦值.
庞谢晓东 1年前 已收到1个回答 举报

KKtuscc 幼苗

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解题思路:(1)证明四边形DFB1E为平行四边形,再利用AD∥B1C1,这样,面平面B1FC内有2条相交线B1C1和B1F平行于另一个平面.(2)取DC中点M,证明D1M⊥B1C1,D1M⊥FC1,从而D1M⊥平面B1FC1,再根据平面B1FC1∥平面ADE,证得D1M⊥平面ADE.(3)以D为原点,端点在D的三条棱为坐标轴建立坐标系,写出要用的点的坐标,得到DA1=(2,0,2),DE=(2,2,1),设出平面A1DE的法向量,根据两个向量之间的垂直关系求出平面的法向量,另一个平面的法向量是存在于图形中,根据两个向量的夹角的余弦值做出结果.

(1)证明:∵E、F分别为正方体ABCD-A1B1C1D1棱BB1和DD1中点.
∴DF∥B1E且DF=B1E
∴四边形DFB1E为平行四边形,
即FB1∥DE,
由∵AD∥B1C1(2分)
又AD∩DE=D,B1C1∩B1F=B1
∴平面B1FC∥平面ADE.(4分)
(2)证明:取DC中点M,连接D1M,
由正方体性质可知,D1M⊥B1C1
且△DD1M≌△C1D1F (5分)所以∠D1C1F=∠DD1M,
又∠D1C1F+∠D1FC1=900
所以∠D1D1M+∠D1FC1=900
所以D1M⊥FC1(6分
又FC1∩B1C1=C1
∴D1M⊥平面B1FC1
又由(1)知平面B1FC1∥平面ADE.
所以D1M⊥平面ADE.(8分)
(3)以D为原点,端点在D的三条棱为坐标轴建立坐标系,写出要用的点的坐标,
得到

DA1=(2,0,2),

DE=(2,2,1),
设平面A1DE的法向量是

m=(p,q,r),
则有2p+2r=0,
2p+2q+r=0,
令p=1,得r=-1,q=-[1/2],


m=(1,−
1
2,−1)
由(2)知平面ADE的法向量是(0,1,-2)
∴二面角的余弦值是

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点评:
本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;直线与平面垂直的判定.

考点点评: 本题考查的知识点是用空间向量求平面与平面的夹角,向量语言表述线面的垂直、平行关系,其中建立空间坐标系,将空间线面的夹角及垂直、平行问题转化为向量问题是解答此类问题的关键.

1年前

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