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()(本题14分)如图,矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直,

,∠BCF=∠CEF=90°,AD=

    (Ⅰ)求证:AE∥平面DCF

(Ⅱ)当AB的长为何值时,二面角A-EF-C的大小为60°?

(Ⅰ)略(Ⅱ) 当AB时,二面角AEFC的大小为60°.


解析:

本题主要考查空间线面关系、空间向量的概念与运算等基础知识,同时考查空间想象能力和推理运算能力。

    方法一:

    (Ⅰ)证明:过点EEGCFCFG,连结DG,可得四边形BCGE为矩形。又ABCD为矩形,所以AD⊥∥EG,从而四边形ADGE为平行四边形,故AEDG

因为AE平面DCFDG平面DCF,所以AE∥平面DCF

(Ⅱ)解:过点BBHEFFE的延长线于H,连结AH

          由平面ABCD⊥平面BEFGABBC,得

                   AB⊥平面BEFC

      从而         AHEF

      所以∠AHB为二面角A-EF-C的平面角。

          在Rt△EFG中,因为EG=AD=

          又因为CEEF,所以CF=4,

      从而       BE=CG=3。

           于是BH=BE·sin∠BEH=

           因为AB=BH·tan∠AHB,

      所以当AB时,二面角A-EF-G的大小为60°.

方法二:

    如图,以点C为坐标原点,以CB、CFCD分别

作为x轴、y轴和z轴,建立空间直角坐标系C-xyz.

    设AB=a,BE=b,CF=c,

C(0,0,0),A

(Ⅰ)证明:

      所以

      所以CB⊥平面ABE

              因为GB⊥平面DCF,所以平面ABE∥平面DCF

AE∥平面DCF

(II)解:因为

所以,从而

解得b=3,c=4.

所以

与平面AEF垂直,

则     

解得   

又因为BA⊥平面BEFC

所以

得到  

所以当AB时,二面角AEFC的大小为60°.

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