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已知四边形ABCD是等腰梯形,AB=3,DC=1,∠BAD=45°,DE⊥AB,(如图1).现将△ADE沿DE折起,使得

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/10/06 21:39:52
已知四边形ABCD是等腰梯形,AB=3,DC=1,∠BAD=45°,DE⊥AB,(如图1).现将△ADE沿DE折起,使得AE⊥EB(如图2),连结AC、AB,设M是AB的中点.
(I)求证:BC⊥平面AEC;
(Ⅱ)求二面角C-AB-E的正切值;
(Ⅲ)判断直线EM是否平行于平面ACD,并说明理由.
(1)在图1中,过C作CF⊥EB,垂足为F,连结CE
∵DE⊥EB,CD∥AB,∴四边形CDEF是矩形,
∵CD=1,∴EF=1.
∵四边形ABCD是等腰梯形,AB=3,
∴AE=BF=
1
2(AB-CD)=1.
∵∠BAD=45°,∴Rt△ADE中,DE=AE=1,
可得四边形CDEF为边长等于1的正方形
因此,CE=CB=
2,
由此可得△BCE中,CE2+CB2=4=BE2
∴∠BCE=90°,可得BC⊥CE
∵在图2中,AE⊥EB,AE⊥ED,EB∩ED=E,
∴AE⊥平面BCDE.
∵BC⊂平面BCDE,∴AE⊥BC.         
∵AE∩CE=E,∴BC⊥平面AEC.    
(2)过点F作FH⊥AB于H,连结CH
∵AE⊥平面BCDE,AE⊂平面ABE,
∴平面ABE⊥平面BCDE,
∵CF⊥BE,CF⊂平面BCDE,平面ABE∩平面BCDE=BE,
∴CF⊥平面ABE,可得FH是CH在平面ABE内的射影
∵FH⊥AB,∴CH⊥AB,可得∠FHC就是二面角C-AB-E的平面角
由Rt△AEB∽Rt△FHB,可得
FH
AE=
BF
BA

FH
1=
1

5,可得FH=

5
5
Rt△FHC中,tan∠FHC=
CF
FH=
5
∴二面角C-AB-E的正切值等于
5;
(3)反证法:假设EM∥平面ACD.                          
∵EB∥CD,CD⊂平面ACD,EB⊄平面ACD,
∴EB∥平面ACD.
∵EB∩EM=E,∴平面AEB∥平面ACD                         
结合题意,平面AEB与平面ACD是相交的平面,矛盾.
∴假设不成立,可得EM与平面ACD不平行.