如图,正方形ADEF所在平面和等腰梯形所在平面ABCD垂直,已知BC=2AD=4,∠ABC=60°,BF⊥AC.(Ⅰ)求证:AC⊥面ABF;
(Ⅱ)求异面直线BE与AF所成的角;
(Ⅲ) 求该几何体的表面积.在线课程
(1)证明:因为面ADEF⊥面ABCD,AF⊥交线AD,AF?面ADEF,所以AF⊥面ABCD.(2分)
故 AF⊥AC,又 BF⊥AC,AF∩BF=F.
所以AC⊥面ABF.…(4分)
(2)解:由(1)得AF,AB,AC两两互相垂直,
故可以以A点为坐标原点,
建立如图空间直角坐标系A-xyz,
∵BC=2AD=4,∠ABC=60°,BF⊥AC.
∴
,F(0,0,2).…(6分)
,
,cos<
>=
=
=
.即异面直线BE与AF所成的角的余弦值为
.…(8分)(3)解:由(1)知AF⊥面ABCD,所以AF⊥AB,又AB=BCcos60°=2,
所以△ABF的面积
.…(9分)同理△CDE的面积S2=2,等腰梯形BCEF的上底长为2,下底长为4,两腰长均为
,则它的高为
,所以其面积
.…(10分)等腰梯形ABCD的上底长为2,下底长为4,两腰长均为2,
则它的高为
,所以其面积
.…(11分)故该几何体的表面积
.…(12分)分析:(1)因为面ADEF⊥面ABCD,AF⊥交线AD,AF?面ADEF,所以AF⊥面ABCD由此能够证明AC⊥面ABF.
(2)由(1)得AF,AB,AC两两互相垂直,故可以以A点为坐标原点,建立如图空间直角坐标系A-xyz,则
,
,由向量法能求出异面直线BE与AC所成的角的余弦值.(3)由(1)知AF⊥面ABCD,所以AF⊥AB,又AB=BCcos60°=2,所以△ABF的面积
.同理△CDE的面积S2=2,等腰梯形BCEF的上底长为2,下底长为4,两腰长均为
,则它的高为
,等腰梯形ABCD的上底长为2,下底长为4,两腰长均为2,它的高为
,由此能求出该几何体的表面积.点评:本题考查AC⊥面ABF的证明,求异面直线BE与AF所成的角,求该几何体的表面积.解题时要认真审题,合理地化空间几何问题为平面几何问题,注意向量法的灵活运用.