Question

如圖多面體，它的正視圖為直角三角形，側(cè)視圖為矩形，俯視圖為直角梯形（尺寸如圖所示）．
（Ⅰ）求證：AE∥平面DCF；
（Ⅱ）當(dāng)AB的長(zhǎng)為何值時(shí)，二面角A-EF-C的大小為60°？

Answer 1

分析：（Ⅰ）利用三視圖和線面、面面平行的判定定理、性質(zhì)定理即可證明；
（Ⅱ）通過驗(yàn)證條件，先證明∠DEC為二面角A-EF-C的平面角，進(jìn)而求出即可．

解答：解：（Ⅰ）證明：由三視圖可知：△ABE與△DCF皆為直角三角形，且AB⊥BE，DC⊥CF，
側(cè)面矩形ABCD⊥底面直角梯形BEFC，且BC=

3

，EF=2，∠CEF=90°．
由以上可得：AB∥CD，BE∥CF．
又AB?平面DCF，DC?平面DCF，∴AB∥平面DCF；
同理可證BE∥平面DCF．
又AB∩BE=B，∴平面ABE∥平面DCF．
∴AE∥平面DCF．
（Ⅱ）如圖所示：
當(dāng)AB=DC=6時(shí)，二面角A-EF-C的大小為60°．下面給出證明：
過點(diǎn)E作EM⊥CF，垂足為M，則EM∥BC，又BE∥CM，
∴四邊形BCME為矩形，∴EM=

3

．
在Rt△EFM中，sin∠EFM=

EM

EF

=

3

2

，∴∠EFM=60°．
∴∠FEM=30°．
∵∠FEC=90°，∴∠CEM=60°，F(xiàn)E⊥CE．
在Rt△CEM中，CE=

ME

cos60°

=2

3

．
∵DC⊥BC，平面ABCD⊥平面BCFE，
∴DC⊥平面BCFE，∴DC⊥EF．
又∵DC∩CE=C，∴FE⊥平面DCE，∴FE⊥DE，
∴∠DCE是二面角A-EF-C的平面角，其大小為60°．
在Rt△DCE中，DC=CEtan60°=6=AB．
故當(dāng)AB的長(zhǎng)6時(shí)，二面角A-EF-C的大小為60°．

點(diǎn)評(píng)：熟練掌握三視圖的法則和線面、面面平行的判定定理、性質(zhì)定理、二面角的平面角的定義和作法是解題的關(guān)鍵．