如图1,直角梯形ABCD中,∠ABC=90°,AB=BC=2AD=4,点E、F分别是AB、CD的中点,点G在EF上,沿EF将梯形AEF
如图1,直角梯形ABCD中,∠ABC=90°,AB=BC=2AD=4,点E、F分别是AB、CD的中点,点G在EF上,沿EF将梯形AEFD翻折,使平面AEFD⊥平面EBCF...
如图1,直角梯形ABCD中,∠ABC=90°,AB=BC=2AD=4,点E、F分别是AB、CD的中点,点G在EF上,沿EF将梯形AEFD翻折,使平面AEFD⊥平面EBCF,如图2.(Ⅰ)当AG+GC最小时,求证:BD⊥CG;(Ⅱ)当2VB-ADGE=VD-GBCF时,求二面角D-BG-C平面角的余弦值.
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(Ⅰ)证明:∵点E、F分别是AB、CD的中点,
∴EF∥BC,又∠ABC=90°,∴AE⊥EF,
∵平面AEFD⊥平面EBCF,
∴AE⊥平面EBCF,AE⊥EF,AE⊥BE,又BE⊥EF,
如图建立空间坐标系E-xyz.…(2分)
翻折前,连结AC交EF于点G,此时点G使得AG+GC最小.
EG=
BC=2,又∵EA=EB=2.
则A(0,0,2),B(2,0,0),C(2,4,0),
D(0,2,2),E(0,0,0),G(0,2,0),
∴
=(-2,2,2),
=(-2,-2,0)
∴
?
=(-2,2,2)(-2,-2,0)=0,
∴BD⊥CG.…(5分)
(Ⅱ)解法一:设EG=k,∵AD∥平面EFCB,
∴点D到平面EFCB的距离为即为点A到平面EFCB的距离.
∵S四形GBCF=
[(3-k)+4]×2=7-k,
∴VD-GBCF=
?S四形GBCF?AE=
(7-k),
又VB-ADGE=
S四形ADGE?BE=
(2+k),
∵2VB-ADGE=VD-GBCF,∴
(2+k)=
(7-k),
∴k=1即EG=1…(8分)
设平面DBG的法向量为
=(x,y,z),∵G(0,1,0),
∴
=(-2,1,0),
∴EF∥BC,又∠ABC=90°,∴AE⊥EF,
∵平面AEFD⊥平面EBCF,
∴AE⊥平面EBCF,AE⊥EF,AE⊥BE,又BE⊥EF,
如图建立空间坐标系E-xyz.…(2分)
翻折前,连结AC交EF于点G,此时点G使得AG+GC最小.
EG=
1 |
2 |
则A(0,0,2),B(2,0,0),C(2,4,0),
D(0,2,2),E(0,0,0),G(0,2,0),
∴
BD |
CG |
∴
BD |
CG |
∴BD⊥CG.…(5分)
(Ⅱ)解法一:设EG=k,∵AD∥平面EFCB,
∴点D到平面EFCB的距离为即为点A到平面EFCB的距离.
∵S四形GBCF=
1 |
2 |
∴VD-GBCF=
1 |
3 |
2 |
3 |
又VB-ADGE=
1 |
3 |
2 |
3 |
∵2VB-ADGE=VD-GBCF,∴
4 |
3 |
2 |
3 |
∴k=1即EG=1…(8分)
设平面DBG的法向量为
n1 |
∴
BG |
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