如图,在四棱锥P-ABCD中,侧棱PA⊥底面ABCD,底面ABCD为矩形,AD=2AB=2PA,E为PD的上一点,且PE=2ED,F为PC的中点.(Ⅰ)求证:BF∥平面AEC;(Ⅱ)求二面角E-AC-

题目简介

如图,在四棱锥P-ABCD中,侧棱PA⊥底面ABCD,底面ABCD为矩形,AD=2AB=2PA,E为PD的上一点,且PE=2ED,F为PC的中点.(Ⅰ)求证:BF∥平面AEC;(Ⅱ)求二面角E-AC-

题目详情

如图,在四棱锥P-ABCD中,侧棱PA⊥底面ABCD,底面ABCD为矩形,AD=2AB=2PA,E为PD的上一点,且PE=2ED,F为PC的中点.
(Ⅰ)求证:BF平面AEC;
(Ⅱ)求二面角E-AC-D的余弦值.360优课网
题型:解答题难度:中档来源:河南模拟

答案


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建立如图所示空间直角坐标系A-xyz,
设B(1,0,0),则D(0,2,0),P(0,0,1),C(1,2,0)E(0,class="stub"4
3
,class="stub"1
3
)
F(class="stub"1
2
,1,class="stub"1
2
)
(2分)
(Ⅰ)设平面AEC的一个法向量为
n
=(x,y,z)

AE
=(0,class="stub"4
3
,class="stub"1
3
)
AC
=(1,2,0)

∴由
n
AE
=0
n
AC
=0

class="stub"4
3
y+class="stub"1
3
z=0
x+2y=0

令y=-1,得
n
=(2,-1,4)
(4分)
BF
=(-class="stub"1
2
,1,class="stub"1
2
)

BF
n
=2×(-class="stub"1
2
)+(-1)×1+4×class="stub"1
2
=0
,(5分)
BF
n
,BF⊄平面AEC,
∴BF平面AEC.(7分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知平面AEC的一个法向量为
n
=(2,-1,4)

AP
=(0,0,1)
为平面ACD的法向量,(8分)
cos<
n
AP
>=
n
AP
|
n
||
AP
|
=
4
21
21
,(11分)
故二面角E-AC-D的余弦值为
4
21
21
(12分)

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