如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=1,E是CD边上的中点,以AE为折痕将△DAE

如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=1,ECD边上的中点,以AE为折痕将△DAE向上折起,使DD′,且平面DAE⊥平面ABCE.

(1)求证:AD′⊥EB;

(2)求直线AC与平面ABD′所成角的大小.

答案

解法一:(1)证明:因为AD′=DE=1,取AE的中点O,连结DO,则DOAE

∵平面DAE⊥平面ABCE,且交线为AE,∴DO⊥平面ABCE.                              

O为原点,平行于BC的直线为x轴,平行于AB的直线为y轴,OD′所在直线为z轴,建立空间直角坐标系Oxyz,如图所示,

A

,-,0),B,0),C(-,0),E(-,0),D′(0,0,),∴=(-),=(-1,-1,0).                                              

·=(-)×(-1)+×(-1)+×0=0,

,即AD′⊥BE.                                                                                   

(2)解:设平面ABD′的法向量为n=(x,y,z).

                                                      

z=1,则x=.

∴平面ABD′的一个法向量是n=(

,0,1).                                                               

∴cos〈

,n〉===-.                                        

设直线AC与平面ABD′所成的角为θ,则sinθ=|cos〈

,n〉|=.

∴直线AC与平面ABD′所成的角为Arcsin

.                                                     

解法二:(1)证明:在RT△BCE中,BE=

=,

在RT△ADE中,AE=

=,

AB2=22=BE2+AE2,∴AEBE.                                                                                   

∵平面AED′⊥平面ABCE,且交线为AE,

BE⊥平面AED′.                                                                                                  

AD

平面AED′,

AD′⊥BE.                                                                                                            

 (2)解:设ACBE相交于点F,由(1)知AD′⊥BE,

AD′⊥ED′,

AD′⊥平面EBD′.                                                                                                 

AD

平面AED′,

∴平面ABD′⊥平面EBD′,且交线为BD′.

FGBD′,垂足为G,则FG⊥平面ABD′,

连结AG,则∠FAG是直线AC与平面ABD′所成的角.                                             

由平面几何的知识可知

==,

EF=

13EB=.

在RT△AEF中,AF=

==,

在RT△EBD′中,

=,可求得FG=.                                                  

∴sin∠FAG=

==.

∴直线AC与平面ABD′所成的角为arcsin

.                                                     


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