如图,四边形ABCD为菱形,∠ABC=120°,E,F是平面ABCD同一侧的两点,BE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,BE=2DF,AE⊥EC.
(I)证明:平面AEC⊥平面AFC; (II)求二面角B-CE-F的余弦值.
(I)连接BD,设BDAC=G,连接EG, FG,EF,在菱形ABCD中,不妨设GB=1,由∠ABC=120°,可得AG=GC=
. 由BE⊥平面ABCD,AB=BC可知,AE=EC,
又∵AE⊥EC,∴EG=,EG⊥AC,在Rt△EBG中,可得BE=
,故DF=
.
在Rt△FDG中,可得FG=.
在直角梯形BDFE中,由BD=2,BE=,DF=
可得EF=
,
∴,∴EG⊥FG,∵AC∩FG=G,∴EG⊥平面AFC,
∵EG面AEC,∴平面AFC⊥平面AEC.
(II)如图,以G为坐标原点,分别以的方向为轴,y轴正方向,
为单位长度,建立空间直角坐标系G-xyz,由(Ⅰ)可得B(1,0,0),E(1,0,
),F(-1,0,
),C(0,
,0),分别求出面BCE与面CEF的法向量
易知,即面BCE
面CEF,所以二面角的余弦值为0
点的平移公式:
;
注:图形F上的任意一点P(x,y)在平移后图形F′上的对应点为P′(x′,y′),且的坐标为(h,k)。
“按向量平移”的几个结论:
(1)点P(x,y)按向量a=(h,k)平移后得到点P′(x+h,y+k);
(2)函数y=f(x)的图象C按向量a=(h,k)平移后得到图象C′,则C′的函数解析式为y=f(x-h)+k;
(3)图象C′按向量a=(h,k)平移后得到图象C,若C的解析式y=f(x),则C′的函数解析式为y=f(x+h)-k;
(4)曲线C:f(x,y)=0按向量a=(h,k)平移后得到图象C′,则C′的方程为f(x-h,y-k)=0;
(5)向量m=(x,y)按向量a=(h,k)平移后得到的向量仍然为m=(x,y)。
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