稿件来源:高途
| 8.6.2 直线与平面垂直题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二
第八章 立体几何初步
8.6 空间直线、平面的垂直
8.6.2 直线与平面垂直
如图.在多面体$ABCDEF$中,平面$EAB\perp$平面$ABCD$,平面$EAD\perp$平面$ABCD$,$ABCD$是菱形,$\angle ABC=60^\circ$,$AB=2$,$FC//EA$,$EA=3$,$FC=1$.
$(1)$证明:$FC\perp$平面$ABCD$;
$(2)$求二面角$B-EF-D$的平面角的余弦值.
$(1)$证明见解析;
$(2)$$-\\dfrac{1}{5}$
"]]$(1)$在平面$ABE$中,作$EM\perp AB$,在平面$EAD$中,作$EN\perp AB$,
$\because $ 平面$EAB\perp$平面$ABCD$,平面$EAD\perp$平面$ABCD$
$\therefore EM\perp$平面$ABCD$,$EN\perp$平面$ABCD$,
则$EM$,$EN$重合,即$EM$,$EN$是平面$EAB$与平面$EAD$的公共交线,
即$EM$,$EN$与$EA$重合,即$EA\perp$平面$ABCD$,
$\because FC//EA$,
$\therefore FC\perp$平面$ABCD$.
$(2)$$\because ABCD$是菱形,$\angle ABC=60^\circ$,$AB=2$,$EA=3$,$FC=1$.
$\therefore $ 设$AC$,$BD$的交点是$O$,
则$AC=AB=BC=2$,$AO=OC=1$,$OB=OD=\sqrt{3}$,
以$O$为坐标原点,建立空间直角坐标系如图:
则$B(\sqrt{3},0,0)$,$E(0,-1,3)$,$F(0,1,1)$,$D(-\sqrt{3},0,0)$,
则$\overrightarrow{EF}=(0,2,-2)$,$\overrightarrow{BF}=(-\sqrt{3},1,1)$,$\overrightarrow{DF}=(\sqrt{3},1,1)$,
设平面$BEF$的法向量为$\boldsymbol{m}=(x,y,z)$,平面$DEF$的法向量为$\boldsymbol{n}=(a,b,c)$,
由$\begin{cases}{\boldsymbol{m}\cdot \overrightarrow{EF}=0}\\ {\boldsymbol{m}\cdot \overrightarrow{BF}=0}\end{cases}$得$\begin{cases}{-\sqrt{3}x+y+z=0}\\ {2y-2z=0}\end{cases}$,
令$y=\sqrt{3}$,则$z=\sqrt{3}$,$x=2$,即$\boldsymbol{m}=(2,\sqrt{3},\sqrt{3})$,
由$\begin{cases}{\boldsymbol{n}\cdot \overrightarrow{EF}=0}\\ {\boldsymbol{n}\cdot \overrightarrow{DF}=0}\end{cases}$,得$\begin{cases}{2b-2c=0}\\ {\sqrt{3}a+b+c=0}\end{cases}$,
令$b=\sqrt{3}$,则$c=\sqrt{3}$,$a=-2$,即$\boldsymbol{n}=(-2,\sqrt{3},\sqrt{3})$,
则$\cos\langle \boldsymbol{m},\boldsymbol{n}\rangle=\dfrac{\boldsymbol{m}\cdot \boldsymbol{n}}{\vert \boldsymbol{m}\vert \vert \boldsymbol{n}\vert }=\dfrac{-4+3+3}{\sqrt{10}\times \sqrt{10}}=\dfrac{2}{10}=\dfrac{1}{5}$.
由图象知二面角$B-EF-D$是钝二面角,
则二面角的余弦值为$-\dfrac{1}{5}$.
| 8.6.2 直线与平面垂直题目答案及解析(完整版)