如图,在梯形ABCD中,AB∥CD,∠ADC=90°,3AD=DC=3,AB=2,E是DC上点,且满足DE=1,连接AE,将△DAE沿AE折起到△D1AE的位置,使得∠D1AB=60°,设AC与BE的

题目简介

如图,在梯形ABCD中,AB∥CD,∠ADC=90°,3AD=DC=3,AB=2,E是DC上点,且满足DE=1,连接AE,将△DAE沿AE折起到△D1AE的位置,使得∠D1AB=60°,设AC与BE的

题目详情

如图,在梯形ABCD中,ABCD,∠ADC=90°,3AD=DC=3,AB=2,E是DC上点,且满足DE=1,连接AE,将△DAE沿AE折起到△D1AE的位置,使得∠D1AB=60°,设AC与BE的交点为O.
(1)试用基向量
AB
AE
AD1
表示向量
OD1

(2)求异面直线OD1与AE所成角的余弦值;
(3)判断平面D1AE与平面ABCE是否垂直?并说明理由.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)∵ABCE,AB=CE=2,
∴四边形ABCE是平行四边形,∴O为BE的中点.
OD1
=
AD1
-
AO
=
AD1
-class="stub"1
2
AB
+
AE

=
AD1
-class="stub"1
2
AB
-class="stub"1
2
AE


(2)设异面直线OD1与AE所成的角为θ,
则cosθ=|cos<
OD1
AE
>|=|
OD1
AE
|
OD1
|•|
AE
|
|,
OD1
AE
=(
AD1
-class="stub"1
2
AB
-class="stub"1
2
AE
)•
AE

=
AD1
AE
-class="stub"1
2
AB
AE
-class="stub"1
2
|
AE
|2
=1×
2
×cos45°-class="stub"1
2
×2×
2
×cos45°-class="stub"1
2
×(
2
)2
=-1,
|
OD1
|=
(
AD1
-class="stub"1
2
AB
-class="stub"1
2
AE
)
2
=
6
2

∴cosθ=|
OD1
AE
|
OD1
|•|
AE
|
|=|class="stub"-1
6
2
×
2
|=
3
3

故异面直线OD1与AE所成角的余弦值为
3
3

(3)平面D1AE⊥平面ABCE.证明如下:
取AE的中点M,则
D1M
=
AM
-
AD1
=class="stub"1
2
AE
-
AD1

D1M
AE
=(class="stub"1
2
AE
-
AD1
)•
AE

=class="stub"1
2
|
AE
|2-
AD1
AE

=class="stub"1
2
×(
2
)2-1×
2
×cos45°=0.
D1M
AE
.∴D1M⊥AE.
D1M
AB
=(class="stub"1
2
AE
-
AD1
)•
AB

=class="stub"1
2
AE
AB
-
AD1
AB

=class="stub"1
2
×
2
×2×cos45°-1×2×cos60°=0,
D1M
AB
,∴D1M⊥AB.
又AE∩AB=A,AE、AB⊂平面ABCE,
∴D1M⊥平面ABCE.
∵D1M⊂平面D1AE,
∴平面D1AE⊥平面ABCE.

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