Question

20．如圖，四邊形ABCD是邊長為2的菱形，∠ABC=60°，E，F(xiàn)分別為DC，AB的中點，將△DAE沿AE知折起，使得二面角D-AE-B的大小為120°．
（1）求證：平面DCF⊥平面DCE；
（2）求二面角E-DC-A的余弦值．

Answer 1

分析 （1）由已知AE⊥DE，AE⊥CE，則AE⊥面DCE，由此能證明平面DCF⊥平面DCE．
（2）作EM⊥DC，連接AM，則AM⊥DC，∠AME即為所求二面角的平面角，由此能求出二面角E-DC-A的余弦值．

解答 證明：（1）由已知AE⊥DE，AE⊥CE，DE∩CE=E，
∴AE⊥面DCE，…（2分）
又AE∥CF，∴CF⊥面DCE，CF?面DCF，
∴平面DCF⊥平面DCE．…（5分）
解：（2）∵AE⊥面DCE，
作EM⊥DC，連接AM，則AM⊥DC，
∴∠AME即為所求二面角的平面角，…（7分）
∵AE⊥DE，AE⊥CE，∴∠DCE=120°，∴DC=$\sqrt{3}$，…（9分）
在Et△AME中，AE=$\sqrt{3}$，ME=$\frac{1}{2}$，
∴cos∠AME=$\frac{\sqrt{13}}{13}$．
∴二面角E-DC-A的余弦值為$\frac{\sqrt{13}}{13}$．…（12分）

點評 本題考查面面垂直的證明，考查二面角的余弦值的求法，是中檔題，解題時要認(rèn)真審題，注意空間思維能力的培養(yǎng)．