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15.四棱錐E-ABCD中,△ABD為正三角形,∠BCD=120°,CB=CD-CE=1,AB=AD=AE=3,且EC⊥BD
(1)求證:平面BED⊥平面AEC;
(2)求二面角D--BM-C的平面角的余弦值.

分析 (1)由題意可得AC⊥BD,又EC⊥BD,結(jié)合線面垂直的判定可得平面BED⊥平面AEC;
(2)由(1)知AC⊥BD,證得△COE∽△CEA,可得CE2+AE2=AC2=4,即∠CEA=90°,得EO⊥AC,又BD⊥OE,建立空間直角坐標(biāo)系,求出所用點(diǎn)的坐標(biāo),得到平面DBM與平面CBM的一法向量,由兩法向量所成角的余弦值可得二面角D-BM-C的平面角的余弦值.

解答 證明:(1)由于△ABD為正三角形,∠BCD=120°,CB=CD=CE=1,
故連接AC交BD于O點(diǎn),則△ABC≌△ADC,
∴∠BAC=∠DAC,則AC⊥BD,
又∵EC⊥BD,EC∩AC=C,
故BD⊥面ACE,
∴平面BED⊥平面AEC;
解:(2)由(1)知AC⊥BD,且CO=12,AO=32,連接EO,則COCE=CEAC=12,
∴△COE∽△CEA,
又CE2+AE2=AC2=4,可得∠CEA=90°.
∴∠COE=∠CEA=90°,
故EO⊥AC,又BD⊥OE,
故如圖建立空間直角坐標(biāo)系,
則B(0,32,0),D(0,32,0),C(12,0,0),M(34,0,34),
DM=343234DB=030,
設(shè)平面DBM的法向量m=x1y1z1,
則由{mDB=0mDM=0,得{3y1=034x1+32y1+34z1=0,取z1=1,得m=3301
CB=12320CM=54034,
設(shè)平面CBM的法向量n=x2y2z2
則由{nCB=0nCM=0,得{12x2+32y2=054x2+34z2=0,取z2=1,得n=35151
∴cos<mn>=mn|m||n|=38729
故二面角D-BM-C的平面角的余弦值為38729

點(diǎn)評 本題考查平面與平面垂直的判定,考查了空間想象能力和思維能力,訓(xùn)練了利用空間向量求二面角的平面角,是中檔題.

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