问题
解答题
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,已知AB=4,AD=3,AA1=2.E、F分别是线段AB、BC上的点,且EB=FB=1.
( I)求二面角C-DE-C1的正切值;( II)求直线EC1与FD1所成的余弦值.
答案
(I)以A为原点,
,AB
,AD
分别为x轴,y轴,z轴的正向建立空间直角坐标系,AA1
则有D(0,3,0)、D1(0,3,2)、E(3,0,0)、F(4,1,0)、C1(4,3,2)
于是,
=(3,-3,0),DE
=(1,3,2),EC1
=(-4,2,2)FD1
设向量
=(x,y,z)与平面C1DE垂直,则有cosβ=n
=
•EC1 FD1 |
×|EC1|
|FD1
=1×(-4)+3×2+2×2
×12+32+22 (-4)2+22+22 21 14
⇒
⊥n DE
⊥n EC1
⇒x=y=-3x-3y=0 x+3y+2z=0
z1 2
∴
=(-n
,-z 2
,z)=z 2
(-1,-1,2),其中z>0z 2
取
=(-1,-1,2),则n0
是一个与平面C1DE垂直的向量,n0
∵向量
=(0,0,2)与平面CDE垂直,AA1
∴
与n0
所成的角θ为二面角C-DE-C1的平面角AA1
∵cosθ=
=
•n0 AA1
|×|n0
||AA1
=-1×0-1×0+2×2
×1+1+4 0+0+4 6 3
∴tanθ=2 2
(II)设EC1与FD1所成角为β,则cosβ=
=
•EC1 FD1 |
×|EC1|
|FD1
=1×(-4)+3×2+2×2
×12+32+22 (-4)2+22+22 21 14