问题 问答题

在如图所示的圆台中,AC是下底面圆O的直径,EF是上底面圆O′的直径,FB是圆台的一条母线。

(I)已知G,H分别为EC,FB的中点,求证:GH∥平面ABC;

(II)已知EF=FB=AC=AB=BC。求二面角的余弦值。

答案

参考答案:

(I)证明:设FC的中点为I,连接GI,HI。

在△CEF中,因为点G是CE的中点,所以GI∥EF,又 EF∥OB, 所以GI∥OB。

在△CFB中,因为H是FB的中点,所以HI∥BC, 又HI∩GI=I,所以平面GHI∥平面ABC, 因为GH平面GHI,所以GH∥平面ABC。

(II)解法一: 连接OO′,则OO′⊥平面ABC, 又AB=BC,且AC是圆O的直径,所以BO⊥AC。

以O为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系O-xyz, 由题意得,过点F作FM垂直OB于点M,

所以,可得,故

设m=(x,y,z)是平面BCF的一个法向量。

可得平面BCF的一个法向量

因为平面ABC的一个法向量n=(0,0,1)。

所以。所以二面角F-BC-A的余弦值为

解法二:

连接OO′,过点F作FM垂直OB于点M, 则有FM∥OO′, 又OO′⊥平面ABC, 所以FM⊥平面ABC,可得

过点M作MN垂直BC于点N,连接FN, 可得FN⊥BC,从而∠FNM为二面角F-BC-A的平面角。

又AB=BC,AC是圆O的直径, 所以

从而,可得cos∠FNM=

所以二面角F-BC-A的余弦值为

单项选择题 A1型题
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