(2014?东莞一模)如图所示的多面体中,ABCD是菱形,BDEF是矩形,ED⊥平面ABCD,∠BAD=π3,AD=2.(1)

2025-05-21 06:08:00
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解答:(1)证明:矩形BDEF中,FB∥ED,--------(1分)
∵FB?平面AED,ED?平面AED,
∴FB∥平面AED,-(2分)
同理BC∥平面AED,-------(3分)
又FB∩BC=B,
∴平面FBC∥平面EDA.------(4分)
(2)解:取EF的中点M.
∵ED⊥面ABCD,ED∥FB,∴ED⊥AD,ED⊥DC,FB⊥BC,FB⊥AB
∵ABCD是菱形,BDEF是矩形,
∴△ADE,△EDC,△ABF,△BCF是全等三角形,
∴AE=AF,CE=CF,
∴AM⊥EF,CM⊥EF,
∴∠AMC就是二面角A-EF-C的平面角-------(8分)
解法1(几何方法):
延长CB到G,使BC=BG,由已知可得,ADBG是平行四边形,又BDEF矩形,
∴AEFG是平行四边形,A,E,F,G共面,
由上证可知,AM⊥MC,CM⊥EF,EF,AM相交于M,
∴CM⊥平面AEFG,
∴∠CGM为所求.

由AD=2,∠DAB=60°,得AC=2

3

等腰直角三角形AMC中,AC=2
3
,可得MC=
6

直角三角形GMC中,sin∠CGM=
CM
CG
6
4

解法2(向量方法):以D为原点,DC为y轴、DE为z轴,建立如图的直角坐标系,由AD=2.则M(
3
2
1
2
3
)
,C(0,2,0),平面AEF的法向量
n
MC
=(?
3
2
3
2
,?
3
)
,-------(12分)

CB
DA
=(
3
,?1,0)

cos<
n
CB
>=
n
?
CB
|
n
||
CB
|
=?
6
4

sinθ=
6
4
.---(14分)