一道高中立体几何题,一个矩形的边长分别为3和4,将矩形沿对角线折叠(不是折到一个平面),此时两个相
如图,ABC'D是矩形,AE//BD 。
作CO垂直平面ABC'D于O,作OH垂直AB于H,连OA、OB、CH,则CH也垂直AB。
作CG垂直BD于G点,连CG,则CG也垂直BD。还设OH与BD交于F点。
法一, △ABC三边长为4,4,3,可求cos∠BAC=23/32 ,进而AH=23/8 ,CH=(3* 根下55)/8 ,HB=9/8 . △BCD中BD=5,易求C G=12/5. 另外由△BAD和△BHF又和△OGF相似得HF=27/32 ,OG=(4/5)*OF 。于是在直角三角形COG和直角三角形COH中由 CG的平方-OG的平方=CH的平方- OH的平方= CH的平方-(HF+OF)的平方,得(12/5)的平方 —
((4/5)*OF)的平方=9*55/64 —(27/32+OF)的平方,解出(难点)OF=21/32 ,
那OG=21/40 ,OC=(根下351 )/8 。
延长OG交AE于G'点(G'未画出),连C G',则C G' 也垂直AE ,OG'=OG+GG'=21/40+12/5
= 117/40 (不难知道GG'与CG和C'G相等,都是12/5),在直角三角形COG'中就有C G'的平方=351/25 。于是直角三角形CG’A中,sin∠CAG’的平方=351/400 ,进而cos∠CAG'的平方=49/400 ,tan∠CAG'的平方=351/49 , tan∠CAG'=(3/7)*根下39 ,即tan∠CAE=(3/7)*根下39 .这就是BD与AC所成角的正切。
法二,(接法一)取AD中点M(未画出),连OM,结合CA=CD等,易知AD垂直OM,进而易知
OM=AH=23/8 ,另易知CM=(根下55)/2 ,所以直角三角形COM中有CO=(根下351)/8 。在
直角三角形COG中,得OG=21/40 (其中用到CG=12/5)。所以OG'=OG+GG'=21/40+12/5
=117/40 (易知GG'=12/5)。下接法一。