(2013•江蘇一模)如圖,圓錐的高PO=4,底面半徑OB=2,D為PO的中點(diǎn),E為母線PB的中點(diǎn),F(xiàn)為底面圓周上一點(diǎn),滿足EF⊥DE.
(1)求異面直線EF與BD所成角的余弦值;
(2)求二面角O-DF-E的正弦值.
分析:(1)建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,利用
DE
EF
?
DE
EF
=0,又|
OF
|
=2,即可解得點(diǎn)F的坐標(biāo).利用異面直線EF與BD的方向向量的夾角即可得出所成角(銳角)的余弦值;
(2)利用兩個(gè)平面的法向量的夾角即可得出二面角.
解答:解:(1)建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,
則O(0,0,0),B(0,2,0),D(0,0,2),E(0,1,2),P(0,0,4),F(xiàn)(x,y,0).
DE
=(0,1,0)
,
EF
=(x,y-1,-2)
BD
=(0,-2,2)

DE
EF
,∴
DE
EF
=y-1=0,解得y=1.
又∵|
OF
|
=2,
x2+y2
=2
,取x>0,把y=1代入解得x=
3
,∴F(
3
,1,0)
,∴
EF
=(
3
,0,-2)

cos<
BD
,
EF
=
BD
EF
|
BD
| |
EF
|
=
-4
8
×
7
=-
14
7

∴異面直線EF與BD所成角(銳角)的余弦值為
14
7
;
(2)設(shè)平面DEF的法向量為
n1
=(x1,y1,z1)
,
n1
DE
=0
n1
EF
=0
y1=0
3
x1-2z1=0
,令x1=2,則z1=
3
,y1=0,
n1
=(2,0,
3
)

設(shè)平面ODF的法向量為
n2
=(x2,y2,z2),則
n2
OD
=0
n2
OF
=0
,得
2z2=0
3
x2+y2=0

令x2=1,則y2=-
3
,z2=0.∴
n2
=(1,-
3
,0)

cos<
n1
,
n2
=
n1
n2
|
n2
| |
n1
|
=
2
7
×
4
=
7
7

∴sinθ=
1-(
7
7
)2
=
42
7

∴二面角O-DF-E的正弦值為
42
7
點(diǎn)評(píng):熟練掌握通過(guò)建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系、利用異面直線的方向向量的夾角求得異面直線所成角、利用兩個(gè)平面的法向量的夾角得出二面角、向量垂直與數(shù)量積的關(guān)系是解題的關(guān)鍵.
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+
a11
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=
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