分析:(I)取AC中點(diǎn)F,連接OF、FB,可證四邊形BDOF是平行四邊形,再利用直線與平面平行的判定定理進(jìn)行證明,即可解決問(wèn)題;
(II)以C為原點(diǎn),分別以CA、CB為x、y軸,以過(guò)點(diǎn)C且與平面ABC垂直的直線為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,寫出各點(diǎn)的坐標(biāo),
設(shè)面ODM的法向量
=(x,y,z),則直線CD和平面ODM所成角為θ,從而求解.
(III)取EM中點(diǎn)N,連接ON、CM,因?yàn)锳C=BC,M為AB中點(diǎn),可得CM⊥AB,證明ON∥CM即可求解.
解答:解:(I)證明:取AC中點(diǎn)F,連接OF、FB(1分)
∵F是AC中點(diǎn),O為CE中點(diǎn),∴OF∥EA且OF=
EA,又BD∥AE且BD=
AE∴F∥DB,OF=DB
∴四邊形BDOF是平行四邊形(2分)
∴OD∥FB(3分)
又∵FB?平面MEG,OD?平面MEG
∴OD面ABC.(4分)
(II)∵DB⊥面ABC,
又∵面ABDE⊥面ABC,面ABDE∩面ABC=AB,DB?面ABDE,
∴DB⊥面ABC,
∵BD∥AE,
∴EA⊥面ABC,(5分)
如圖,以C為原點(diǎn),分別以CA、CB為x、y軸,以過(guò)點(diǎn)C且與平面ABC垂直的直線為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系
∵AC=BC=4
∴各點(diǎn)坐標(biāo)為:C(0,0,0),A(4,0,0),B(0,4,0),D(0,4,2)
E(4,0,4)
∴
O(2,0,2),M(2,2,0),=(0,4,2),=(-2,4,0),=(-2,2,2)(6分)
設(shè)面ODM的法向量
=(x,y,z),則由
⊥可得
令x=2,
得:
=(2,1,1)(7分)
設(shè)直線CD和平面ODM所成角為θ.
則:
sinθ=||=|(2,1,1)•(0,4,2) |
|(2,1,1)|•|(0,4,2)| |
|==.
∴直線CD和平面ODM所成角正弦值為
.(8分)
(III)方法一:當(dāng)N是EM中點(diǎn)時(shí),ON⊥平面ABDE.(9分)
證明:取EM中點(diǎn)N,連接ON、CM,∵AC=BC,M為AB中點(diǎn),∴CM⊥AB,
又∵面ABDE⊥面ABC,面ABDE∩面ABC=AB,CM?面ABC,
∴CM⊥AB,
∵N是EM中點(diǎn),O為CE中點(diǎn),∴ON∥CM,
∴ON⊥平面ABDE.(13分)
方法二當(dāng)N是EM中點(diǎn)時(shí),ON⊥平面ABDE.(9分)
∵DB⊥BA,又∵面ABDE⊥面ABC,面ABDE∩面ABC=AB,DB?面ABDE
∴DB⊥面ABC,
∵BD∥AE,
∴EA⊥面ABC.
如圖,以C為原點(diǎn),分別以CA、CB為x、y軸,以過(guò)點(diǎn)C與平面垂直的直線為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,
∵AC=BC=4,
∴各點(diǎn)坐標(biāo)為:C(0,0,0),A(4,0,0),B(0,4,0)D(0,4,2),E(4,0,4)
∴O(2,0,2),M(2,2,0),設(shè)N(a,b,c),
∴
=(a-2,b-2,c),
=(4-a,-b,4-c)(10分)
∵點(diǎn)N在ME上,∴
=λ,即(a-2,b-2,c)=λ(4-a,-b,4-c)
∴
| a-2=λ(4-a) | b-2=λ(-b) | c=λ(4-c) |
| |
?∴
N(,,)(11分)
∵
=(0,0,2)是面ABC的一個(gè)法向量,
∴
⊥,∴
=2,解得λ=1.(12分)
∴
=即N是線段EM的中點(diǎn),
∴當(dāng)N是EM中點(diǎn)時(shí),ON⊥平面ABDE.(13分)