如图,四面体ABCD中,O、E分别是BD、BC的中点,CA=CB=CD=BD=2,AB=AD=2.

如图,四面体ABCD中,O、E分别是BD、BC的中点,CA=CB=CD=BD=2,AB=AD=
2

(Ⅰ)求证:OE∥平面ACD
(Ⅱ)求证:AO⊥平面BCD;
(Ⅲ)求异面直线AB与CD所成角的余弦值.
albert521 1年前 已收到1个回答 举报

onimura 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)连接OE,利用线面平行的判定定理即可证出OE∥平面ACD;
(Ⅱ)连接OC,由BO=DO,AB=AD,知AO⊥BD,由BO=DO,BC=CD,知CO⊥BD.在△AOC中,由题设知AO=1,CO=
3
,AC=2,故AO2+CO2=AC2,由此能够证明AO⊥平面BCD;
(Ⅲ)取AC的中点M,连接OM、ME、OE,由E为BC的中点,知ME∥AB,OE∥DC,故直线OE与EM所成的锐角就是异面直线AB与CD所成的角.在△OME中,EM=
1
2
AB=
2
2
,OE=
1
2
DC=1
,由此能求出异面直线AB与CD所成角大小的余弦.

(I)证明:连结OE,∵O、E分别是BD、BC的中点,
∴OE∥CD,又OE⊄平面ACD,CD⊂平面ACD,
∴OE∥平面ACD;
(II)证明:连结OC∵BO=DO,AB=AD,∴AO⊥BD.
∵BO=DO,BC=CD,∴CO⊥BD.
在△AOC中,由已知可得AO=1,CO=
3.
而AC=2,∴AO2+CO2=AC2,∴AO⊥OC.
又∵BD∩OC=O,∴AO⊥平面BCD;
(III)取AC的中点M,连结OM、ME、OE,
由E为BC的中点知ME∥AB,OE∥DC,
∴直线OE与EM所成的锐角就是异面直线AB与CD所成的角.
在△OME中,EM=
1
2AB=

2
2,OE=
1
2DC=1,
∵OM是直角△AOC斜边AC上的中线,∴OM=
1
2AC=1,
∴OM=OE取EM的中点N,则ON⊥EM,
∴cos∠OEM=
EN
OE=

2
4,
∴异面直线AB与CD所成角的余弦值为

2
4.

点评:
本题考点: 直线与平面平行的判定;异面直线及其所成的角;直线与平面垂直的判定.

考点点评: 本题考查点、线、面间的位置关系及空间角的计算,考查空间想象力和等价转化能力,解题时要认真审题,仔细解答,注意化立体几何问题为平面几何问题.

1年前

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