在正三角形ABC中,E、F、P分别是AB、AC、BC边上的点,且满足
=
=
=
(如图(1)),将△AEF沿EF折起到△
EF的位置,使二面角![]()
EF
B成直二面角,连接
B、
P(如图(2)).
![]()
(1)求证:
E⊥平面BEP;
(2)求直线
E与平面
BP所成角的大小.
(1)见解析;(2)直线
E与平面
BP所成角的大小为
.
【解析】
试题分析:(1)为计算上的便利,不妨设正三角形ABC的边长为3,
![]()
利用已知条件首先得到△ADF是正三角形.再推出EF⊥AD,∠
EB为二面角![]()
EF
B的平面角,根据二面角![]()
EF
B为直二面角,得到
E⊥BE.
又∵BE∩EF=E,∴
E⊥平面BEF,即
E⊥平面BEP.
(2)建立空间直角坐标系,利用“空间向量方法”求角.
试题解析: (1)不妨设正三角形ABC的边长为3,
![]()
则在图(1)中,取BE的中点D,连接DF,
∵
=
=
=
,∴FA=AD=2.又∠A=60°,
则△ADF是正三角形.又AE=ED=1,∴EF⊥AD,
∴在图(2)中有
E⊥EF,BE⊥EF,∴∠
EB为二面角![]()
EF
B的平面角,
∵二面角![]()
EF
B为直二面角,∴
E⊥BE.
又∵BE∩EF=E,∴
E⊥平面BEF,即
E⊥平面BEP.
(2)由(1)可知
E⊥平面BEP,BE⊥EF,建立如图所示的空间直角坐标系,
则E(0,0,0),
(0,0,1),B(2,0,0).连接DP,由(1)知EF DP,DE FP,
故点P的坐标为(1,
,0),
![]()
∴
=(2,0,-1),
=(-1,
,0),
=(0,0,1),
不妨设平面
的法向量
=(x,y,z),
则
,
令y=
,得
=(3,
,6),∴cos<
,
>=
=
=
,
则直线
E与平面
BP所成角的正弦值为
,故直线
E与平面
BP所成角的大小为
.
考点:直线与平面垂直,二面角的定义,线面角的计算,空间向量的应用.
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