(二)立体几何与空间向量1.(2016·课标全国甲)如图,菱形ABCD的对角线AC与BD交于点O,AB=5,AC=6,点E,F分别在AD,CD上,AE=CF=,EF交BD于点H
将△DEF沿EF折到△D′EF的位置,OD′=
(1)证明:D′H⊥平面ABCD;(2)求二面角B-D′A-C的正弦值.(1)证明由已知得AC⊥BD,AD=CD
又由AE=CF得=,故AC∥EF
因此EF⊥HD,从而EF⊥D′H
由AB=5,AC=6得DO=BO==4
由EF∥AC得==
所以OH=1,D′H=DH=3
于是D′H2+OH2=32+12=10=D′O2,故D′H⊥OH
又D′H⊥EF,而OH∩EF=H,所以D′H⊥平面ABCD
(2)解如图,以H为坐标原点,HF的方向为x轴正方向,HD的方向为y轴正方向,HD′的方向为z轴正方向,建立空间直角坐标系,则H(0,0,0),A(-3,-1,0),B(0,-5,0),C(3,-1,0),D′(0,0,3),AB=(3,-4,0),AC=(6,0,0),AD′=(3,1,3).设m=(x1,y1,z1)是平面ABD′的法向量,则即所以可取m=(4,3,-5).设n=(x2,y2,z2)是平面ACD′的法向量,则即所以可取n=(0,-3,1).于是cos〈m,n〉===-
sin〈m,n〉=
因此二面角B-D′A-C的正弦值是
2.(2016·山东)在如图所示的圆台中,AC是下底面圆O的直径,EF是上底面圆O′的直径,FB是圆台的一条母线.(1)已知G,H分别为EC,FB的中点,求证:GH∥平面ABC;(2)已知EF=FB=AC=2,AB=BC,求二面角F-BC-A的余弦值.(1)证明设FC中点为I,连接GI,HI
在△CEF中,因为点G,I分别是CE,CF的中点,所以GI∥EF
又EF∥OB,所以GI∥OB
在△CFB中,因为H是FB的中点,