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如图.已知正四棱柱ABCD-A1B1C1D1 的底面边长为3.侧棱长为4.连接A1B.过A作AF⊥A1B垂足为F.且AF的延长线交B1B于E.(1)求证:D1B⊥平面AEC,(2)求二面角B-AE-C

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 15:28:19分类:高中数学题库

如图,已知正四棱柱ABCD-A1B1C1D1 的底面边长为3,侧棱长为4,连接A1B,过A作AF⊥A1B垂足为F,且AF的延长线交B1B于E.
(1)求证:D1B⊥平面AEC;
(2)求二面角B-AE-C的平面角的正切值.在线课程(1)证明:根据题意,建立空间直角坐标系如图所示,
则A(3,0,0),B(3,3,0),C(0,3,0),E(3,3,),D1(0,0,4).
∵=(3,3,-4),=(0,3,),=(-3,3,0)
∴•=0,=0
∴⊥,
∵AE∩AC=A
∴D1B⊥平面AEC;
(2)解:由(1)知,D1B⊥平面AEC,∴=(3,3,-4)是平面AEC的一个法向量.
又∵=(-1,0,0)是平面ABE的一个法向量,
∴cos<,>==
∴tan<,>=,即二面角B-AE-C的平面角的正切值为.
分析:(1)建立空间直角坐标系,利用向量的数量积公式,证明•=0,=0,即可得到结论;
(2)确定=(3,3,-4)是平面AEC的一个法向量,=(-1,0,0)是平面ABE的一个法向量,利用向量的夹角公式,即可求得二面角B-AE-C的平面角的正切值.
点评:本题考查线面垂直,考查面面角,考查向量知识的运用,考查学生的计算能力,属于中档题.

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