如图,在三棱台DEF-ABC中,AB=2DE,G,H分别为AC,BC的中点.求
如图,在三棱台DEF-ABC中,AB=2DE,G,H分别为AC,BC的中点.
(Ⅰ)求证:BD∥平面FGH;
(Ⅱ)若CF⊥平面ABC,AB⊥BC,CF=DE,∠BAC=45°,求平面FGH与平面ACFD所成的角(锐角)的大小.
解:(Ⅰ)证明:根据已知条件,BC=2DE,H为BC中点,EF∥BC;
∴EF∥BH,且EF=BH;
∴四边形EFHB为平行四边形;
∴BE∥HF,HF⊂平面FGH,BE⊄平面FGH;
∴BE∥平面FGH;
同样,因为GH为△ABC中位线,∴GH∥AB;
又DE∥AB;
∴DE∥坐标系,设HC=1,则:
H(0,0,0),G(0,1,0),F(1,0,1),B(-1,0,0);
连接BG,根据已知条件BA=BC,G为AC中点;
∴BG⊥AC;
又CF⊥平面ABC,BG⊂平面ABC;
∴BG⊥CF,AC∩CF=C;
∴BG⊥平面ACFD;
∴向量BG=(1,∥GH;
∴DE∥平面FGH,DE∩BE=E;
∴平面BDE∥平面FGH,BD⊂平面BDE;
∴BD∥平面FGH;
(Ⅱ)连接HE,则HE∥CF;
∵CF⊥平面ABC;
∴HE∥平面ABC,并且HG⊥HC;
∴HC,HG,HE三直线两两垂直,分别以这三直线为x,y,z轴,建立如图所示空间直角0)为平面ACFD的法向量;
设平面FGH的法向量为n=(x,y,z),则:
n•HF=x+z=0n•HG=y=0,取z=1,则:n=(-1,0,1);
设平面FGH和平面ACFD所成的锐二面角为θ,则:cosθ=|cos<BG,n>|=12•2=12; ∴平面FGH与平面ACFD所成的角为60°.