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如图,在长方体ABCD-A 1 B 1 C 1 D 1 中,E、F分别是棱BC,CC 1 上的点,CF=AB=2CE,A

来源:学生作业帮 编辑:灵鹊做题网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/14 13:51:17
如图,在长方体ABCD-A 1 B 1 C 1 D 1 中,E、F分别是棱BC,CC 1 上的点,CF=AB=2CE,A


(1)如图所示,建立空间直角坐标系,点A为坐标原点,设AB=1,依题意得D(0,2,0),
F(1,2,1),A 1 (0,0,4),E(1,
3
2 ,0).
(1)易得
EF =(0,
1
2 ,1),

A 1 D =(0,2,-4).
于是cos<
EF ,
A 1 D >=

EF •
A 1 D
|
EF ||
A 1 D | = -
3
5 .
所以异面直线EF与A 1 D所成角的余弦值为
3
5 .
(2)证明:连接ED,易知
AF =(1,2,1),
E A 1 =(-1, -
3
2 ,4),
ED =(-1,
1
2 ,0),
于是
AF •
E A 1 =0,
AF •
ED =0.
因此,AF⊥EA 1 ,AF⊥ED.
又EA 1 ∩ED=E,所以AF⊥平面A 1 ED.
(3)设平面EFD的一个法向量为u=(x,y,z),则

u • 
EF =0

u •
ED =0


1
2 y+z=0
-x+
1
2 y=0
不妨令x=1,可得u=(1,2,-1).
由(2)可知,
AF 为平面A 1 ED的一个法向量.
于是cos<u,
AF >=

u •
AF
|
u ||
AF | =
2
3 ,从而sin<u,
AF >=
5
3 .
二面角A 1 -ED-F的正弦值是
5
3