如圖,直角梯形中,,點(diǎn)分別是的中點(diǎn),點(diǎn)上,沿將梯形翻折,使平面平面.

(1)當(dāng)最小時,求證:;
(2)當(dāng)時,求二面角平面角的余弦值.
(1)參考解析;(2)

試題分析:(1)因?yàn)楫?dāng)最小時,及連結(jié)AC與EF的交點(diǎn)即為G點(diǎn),通過三角形的相似可得到EG的長度.需要證明直線與直線垂直,根據(jù)題意建立空間直角坐標(biāo)系,即可得到相關(guān)各點(diǎn)的坐標(biāo),從而寫出相關(guān)向量,即可判斷直線的垂直關(guān)系.

(2)由題意所給的體積關(guān)系可確定點(diǎn)G的位置,求二面角關(guān)鍵是轉(zhuǎn)化為兩平面的法向量的夾角,由于平面BCG的法向量易得,關(guān)鍵是求出平面DGB的法向量.通過待定系數(shù)法即可求得,還需判斷二面角與法向量夾角的大小關(guān)系.解法二用到的推理論證的數(shù)學(xué)思想很重要.
試題解析:(1)證明:∵點(diǎn)、分別是、的中點(diǎn),∴EF//BC  
又∠ABC=90°∴AE⊥EF,∵平面AEFD⊥平面EBCF,
∴AE⊥平面EBCF,AE⊥EF,AE⊥BE, 又BE⊥EF,
如圖建立空間坐標(biāo)系E﹣xyz.

翻折前,連結(jié)AC交EF于點(diǎn)G,此時點(diǎn)G使得AG+GC最小.
EG=BC=2,又∵EA=EB=2.
則A(0,0,2),B(2,0,0),C(2,4,0), D(0,2,2),E(0,0,0),G(0,2,0),
=(﹣2,2,2),=(-2,-2,0)
=(﹣2,2,2)(-2,-2,0)=0,

(2)解法一:設(shè)EG=k,
∥平面,點(diǎn)D到平面EFCB的距離為即為點(diǎn)A到平面EFCB的距離.

[(3- k)+4]×2=7-k
=
=,
,=,
即EG=1
設(shè)平面DBG的法向量為,∵G(0,1,0),
(-2,2,2),
,即             
取x=1,則y=2,z=-1,∴
面BCG的一個法向量為
則cos<>=  由于所求二面角D-BF-C的平面角為銳角,
所以此二面角平面角的余弦值為 
(2)解法二:由解法一得EG=1,過點(diǎn)D作DHEF,垂足H,過點(diǎn)H作BG延長線的垂線垂足O,連接OD.

∵平面AEFD⊥平面EBCF, DH平面EBCF,ODOB,所以就是所求的二面角的平面角.由于HG=1,在OHG中,
又DH=2,在DOH中
所以此二面角平面角的余弦值為
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B.(0,,0)
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