Question

已知梯形ABCD中，AD∥BC，∠ABC =∠BAD =，AB=BC=2AD=4，E、F分別是AB、CD上的點，EF∥BC，AE = x，G是BC的中點。沿EF將梯形ABCD翻折，使平面AEFD⊥平面EBCF (如圖) .

 (1) 當x=2時，求證：BD⊥EG ；

(2) 若以F、B、C、D為頂點的三棱錐的體積記為f(x)，求f(x)的最大值；

 (3) 當 f(x)取得最大值時，求二面角D-BF-C的余弦值.

Answer 1

(1)同解析

(2) f(x)的最大值為

(3) 二面角D-BF-C的余弦值為－

解析:

1） 作DH⊥EF于H，連BH，GH，

由平面平面知：DH⊥平面EBCF，

而EG平面EBCF，故EG⊥DH。

又四邊形BGHE為正方形，∴EG⊥BH，

BHDH＝H，故EG⊥平面DBH

而BD平面DBH，∴ EG⊥BD

（2）∵AD∥面BFC，

所以 V_A-BFC＝＝4(4-x)x

即時有最大值為

（3）作DH⊥EF于H，作HM⊥BF，連DM。

由三垂線定理知 BF⊥DM，∴∠DMH是二面角D-BF-C的平面角的補角。             ………………………………………………………………9分

由△HMF∽△EBF，知，而HF=1，BE=2，，∴HM＝。

又DH＝2，

∴在Rt△HMD中，tan∠DMH=-，

因∠DMH為銳角，∴cos∠DMH＝， 

而∠DMH是二面角D-BF-C的平面角的補角，

故二面角D-BF-C的余弦值為－。