Question

如圖所示，矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直，BE∥CF，∠BCF=∠CEF=90°,AD=,EF=2.

(1)求證:AE∥平面DCF;

(2)當(dāng)AB的長(zhǎng)為何值時(shí),二面角A—EF—C的大小為60°?

 

Answer 1

方法一 （1）證明  過(guò)點(diǎn)E作EG⊥CF交CF于G，

連接DG.可得四邊形BCGE為矩形，又四邊形ABCD為矩形，

所以AD   EG，從而四邊形ADGE為平行四邊形，故AE∥DG.

因?yàn)锳E平面DCF，DG平面DCF，所以AE∥平面DCF.

（2）解  過(guò)點(diǎn)B作BH⊥EF交FE的延長(zhǎng)線于H，連接AH.

由平面ABCD⊥平面BEFC，AB⊥BC，得AB⊥平面BEFC，

從而AH⊥EF，所以∠AHB為二面角A—EF—C的平面角.

在Rt△EFG中，因?yàn)镋G=AD=，EF=2，所以∠CFE=60°,FG=1,

又因?yàn)镃E⊥EF,所以CF=4,從而B(niǎo)E=CG=3.于是BH=BE·sin∠BEH=.

因?yàn)锳B=BH·tan∠AHB=×，所以當(dāng)AB為時(shí)，二面角A—EF—C的大小為60°.

方法二   如圖所示,以點(diǎn)C為坐標(biāo)原點(diǎn),以CB、CF和CD所在直線分別作為x軸、y軸和z軸，建立空間直角坐標(biāo)系

C—xyz.

設(shè)AB=a，BE=b，CF=c，

則C（0，0，0），A（，0，a），

B（，0，0），E（，b，0），F(xiàn)（0，c，0）.

（1）證明=（0，b，-a），=（，0，0），=（0，b，0），

所以·=0，·=0，從而CB⊥AE，CB⊥BE.AE∩BE=E，所以CB⊥平面ABE.

因?yàn)镃B⊥平面DCF，所以平面ABE∥平面DCF，AE平面ABE.故AE∥平面DCF.

（2）解  因?yàn)?img src='http://thumb.1010pic.com/pic1/files/down/test/2014/04/21/13/2014042113213514987570.files/image067.gif'>=（-，c-b，0），=（，b，0）.·=0，||=2，

所以解得  所以E（，3，0），F(xiàn)（0，4，0）.

設(shè)n=(1,y,z)與平面AEF垂直，則n·=0，n·=0，解得n=（1, ,）.

又因?yàn)锽A⊥平面BEFC，=（0，0，a），所以|cos〈n,〉|=，

解得a=.所以當(dāng)AB為時(shí)，二面角A—EF—C的大小為60°.