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如图,AC是圆O的直径,点B在圆O上,∠BAC=30°,BM⊥AC交AC于点M,EA⊥平面ABC,FC∥EA,AC=4,

来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/17 09:36:36
如图,AC是圆O的直径,点B在圆O上,∠BAC=30°,BM⊥AC交AC于点M,EA⊥平面ABC,FC∥EA,AC=4,EA=3,FC=1.(1)证明:EM⊥BF;(2)求平面BEF与平面ABC所成的锐二面角的余弦值.
如图,AC是圆O的直径,点B在圆O上,∠BAC=30°,BM⊥AC交AC于点M,EA⊥平面ABC,FC∥EA,AC=4,
(1)证明:∵EA⊥平面ABC,BM⊂平面ABC,∴EA⊥BM.
又∵BM⊥AC,EA∩AC=A,∴BM⊥平面ACFE,
而EM⊂平面ACFE,∴BM⊥EM.∵AC是圆O的直径,∴∠ABC=90°.
又∵∠BAC=30°,AC=4,∴AB=2√3 ,BC=2,AM=3,CM=1.
∵EA⊥平面ABC,FC∥EA,FC/EA =1/3∴FC⊥平面ABCD.
∴△EAM与△FCM都是等腰直角三角形.∴∠EMA=∠FMC=45°.
∴∠EMF=90°,即EM⊥MF(也可由勾股定理证得).
∵MF∩BM=M,∴EM⊥平面MBF.而BF⊂平面MBF,∴EM⊥BF.
(2)延长EF交AC于G,连BG,过C作CH⊥BG,
连接FH.由(1)知FC⊥平面ABC,BG⊂平面ABC,∴FC⊥BG.
而FC∩CH=C,∴BG⊥平面FCH.∵FH⊂平面FCH,∴FH⊥BG,
∴∠FHC为平面BEF与平面ABC所成的二面角的平面角.
在Rt△ABC中,∵∠BAC=30°,AC=4,∴BM=AB•sin30°= √3 .
由FC/EA =GC/GA =1/3 ,得GC=2.∵BG=√(BM^2+MG^2) =2√3 .
又∵△GCH∽△GBM,∴GC/BG =CH/BM ,
则CH=GC•BM/BG =2×√3 /2√3 =1.
∴△FCH是等腰直角三角形,∠FHC=45°.
∴平面BEF与平面ABC所成的锐二面角的余弦值为 √2/2 .