如图,在棱长为1的正方体ABCD-A′B′C′D′中,AP=BQ=b(0<b<1),截面PQEF∥A′D,截面PQGH∥AD′,(Ⅰ)证明:平面PQEF和平面PQGH互相垂直;(Ⅱ)证明:截面PQEF
(Ⅲ)解:连结BC′交EQ于点M,因为,所以平面和平面PQGH互相平行,因此D′E与平面PQGH所成角与D′E与平面ABC′D′所成角相等,与(Ⅰ)同理可证EQ⊥平面PQGH,可知EM⊥平面ABC′D′,因此EM与D′E的比值就是所求的正弦值.设AD′交PF于点N,连结EN,由FD=1-b知,因为AD′⊥平面PQEF,又已知D′E与平面PQEF成45°角,所以,即,解得,可知E为BC中点,所以EM=,又,故D′E与平面PQCH所成角的正弦值为。
题目简介
如图,在棱长为1的正方体ABCD-A′B′C′D′中,AP=BQ=b(0<b<1),截面PQEF∥A′D,截面PQGH∥AD′,(Ⅰ)证明:平面PQEF和平面PQGH互相垂直;(Ⅱ)证明:截面PQEF
题目详情
(Ⅰ)证明:平面PQEF和平面PQGH互相垂直;
(Ⅱ)证明:截面PQEF和截面PQGH面积之和是定值,并求出这个值;
(Ⅲ)若D′E与平面PQEF所成的角为45°,求D′E 与平面PQGH所成角的正弦值。
答案
又由已知可得
所以
所以PH⊥平面PQEF,
所以平面PQEF和平面PQGH互相垂直.
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知
又截面PQEF和截面PQGH都是矩形,且PQ=1,
所以截面PQEF和截面PQGH面积之和是
(Ⅲ)解:连结BC′交EQ于点M,
,
和平面PQGH互相平行,
,
,
,
,可知E为BC中点,所以EM=
,
,
。
因为
所以平面
因此D′E与平面PQGH所成角与D′E与平面ABC′D′所成角相等,
与(Ⅰ)同理可证EQ⊥平面PQGH,
可知EM⊥平面ABC′D′,
因此EM与D′E的比值就是所求的正弦值.
设AD′交PF于点N,连结EN,由FD=1-b知
因为AD′⊥平面PQEF,又已知D′E与平面PQEF成45°角,
所以
即
解得
又
故D′E与平面PQCH所成角的正弦值为