如图,在棱长为1的正方体AC1中,E、F分别为A1D1和A1B1的中点.(Ⅰ)求平面BDD1与平面BFC1所成的锐二面角的余弦值;(Ⅱ)若点P在正方形ABCD内部或其边界上,且EP∥平面BFC1,求E

题目简介

如图,在棱长为1的正方体AC1中,E、F分别为A1D1和A1B1的中点.(Ⅰ)求平面BDD1与平面BFC1所成的锐二面角的余弦值;(Ⅱ)若点P在正方形ABCD内部或其边界上,且EP∥平面BFC1,求E

题目详情

如图,在棱长为1的正方体AC1中,E、F分别为A1D1和A1B1的中点.
(Ⅰ)求平面BDD1与平面BFC1所成的锐二面角的余弦值;
(Ⅱ)若点P在正方形ABCD内部或其边界上,且EP平面BFC1,求EP的最大值、最小值.360优课网
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案


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(I)平面BDD1的一个法向量为
MA
=(class="stub"1
2
,-class="stub"1
2
,0)

设平面BFC1的法向量为
n
=(x,y,z)
n
BF
=-class="stub"1
2
y+z=0
n
BC
=(x,y,z)•(-1,0,1)=-x+z=0

x=z
y=2z

取z=1得平面BFC1的一个法向量
n
=(1,2,1)

cos<
MA
n
>=
MA
n
|
MA
||
n
|
=
class="stub"1
2
-1
2
2
6
=-
3
6

∴所求的余弦值为
3
6
…(5分)
(II)设P(x,y,0)(0≤x≤1,0≤y≤1),
EP
=(x-class="stub"1
2
,y,-1)

EP
n
=0
(x-class="stub"1
2
)+2y-1=0

x=-2y+class="stub"3
2

∵0≤x≤1,∴0≤-2y+class="stub"3
2
≤1
,∴class="stub"1
4
≤y≤class="stub"3
4

|
EP
|=
(x-class="stub"1
2
)
2
+y2+1
=
(2y-1)2+y2+1
=
5y2-4y+2
=
5(y-class="stub"2
5
)
2
+class="stub"6
5

class="stub"1
4
≤y≤class="stub"3
4
,∴当y=class="stub"2
5
时,∴|
EP
|min=
30
5
,当y=class="stub"3
4
时,∴|
EP
|max=
29
4
…(10分)

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