问题
问答题
如图,在以A,B,C,D,E,F为顶点的五面体中,面ABEF为正方形,AF=2FD,∠AFD=90°,且二面角D-AF-E与二面角C-BE-F都是60°。
(I)证明:平面ABEF⊥平面EFDC;
(II)求二面角E-BC-A的余弦值。
答案
参考答案:
解:
(I)由已知可得AF⊥DF,AF⊥FE,所以AF⊥平面EFDC。
又AF平面ABEF,故平面ABEF⊥平面EFDC。
(II)过D作DG⊥EF,垂足为G,由(I)知DG⊥平面ABEF。
以G为坐标原点,的方向为x轴正方向,为单位长度,建立如图所示的空间直角坐标系G-xyz。
由(I)知∠DFE为二面角D-AF-E的平面角,故∠DFE=60°,则〡DF〡=2,〡DG〡=,可得。
由已知,AB∥EF,所以AB∥平面EFDC。
又平面ABCD∩平面EFDC=CD,故AB∥CD,CD∥EF。
由BE∥AF,可得BE⊥平面EFDC,所以∠CEF为二面角C-BE-F的平面角,∠CEF=60°,从而可得。
所以,。
设n=(x,y,z)是平面BCE的法向量,则
,
所以可取。
设m是平面ABCD的法向量,则,
同理可取,则。
故二面角E-BC-A的余弦值为。