
已知棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是BC,A1D1的中点。试求已知棱长为2的正方体ABCD-A1B1C1D1中 20
(1)A1C与DE所成角的余弦值的大小;
(2)求AD与平面B1EF所成角的正弦值大小;
(3)求二面角B1-EF-B的大小的余弦值大小 展开
1、以A为原点,AB、AD、AA1为X、Y、Z轴建立空间坐标系,
A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,2 ,0),D(0,2,0),
A1(0,0,2),B1(2,0,2),C1(2,2 ,2),D1(0,2,2),
E(2,1,0),F(0,1,2),
向量A1C=(2,2,-2),向量DE=(2,-1,0),
A1C•DE=4-2=2,
|A1C|=2√3,|DE|=√5,
设A1C和DE所成角为θ
∴cosθ=2/(2√3*√5)=√15/15,A1C与DE所成角的余弦值√15/15。
2、设平面B1EF的法向量为n1(x1,y1,1),向量AD=(0,2,0),
向量 B1E=(0,1,-2),向量 B1F=(-2,1,0),
n1•B1E=y1-2=0,y1=2, n1•B1F=-2x1+y1=0,
-2x1+2=0,x1=1,
∴n1=(1,2,1),
AD•n1=4,
|n1|=√6,|AD|=2,
设AD和n1成角 为θ1,
cosθ1=4/(√6*2)=√6/3,
设AD和平面B1EF成角 为θ,
θ1+θ=π/2,
sinθ=cosθ1=√6/3,
AD与平面B1EF所成角的正弦值为√6/3,。
3、设平面B1EF的法向量为n1(x1,y1,1), 设平面BEF的法向量为n2(x2,y2,1),
由前所述平面B1EF法向量n1=(1,2,1),
向量 BF=(-2,1,2),向量 BE=(0,1,0),
n2•BF=-2x2+y2+2=0, n2•BE=y2=0,y2=0,x2=1,
∴向量n2=(1,0,1),
n1•n2=1+0+1=2,
|n1|=√6,|n2|=√2,
设n1和n2所成角为α,
cosα= n1•n2/(|n1||n2|)=2/(√6√2)
=√3/3,
∴二面角B1-EF-B的大小的余弦值为√3/3。