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问题: 三棱柱ABC—A1B1C1,底面边长为2的正三角形,侧棱AA1⊥底面ABC,点E,F分别是棱

三棱柱ABC—A1B1C1,底面边长为2的正三角形,侧棱AA1⊥底面ABC,点E,F分别是棱CC1,BB1上的点,点,M是AC上的动点,EC=2FB=2。若BM∥平面AEF,求BM与EF所成角的余弦值。

解答:

三棱柱ABC—A1B1C1,底面边长为2的正三角形,侧棱AA1⊥底面ABC,点E,F分别是棱CC1,BB1上的点,点,M是AC上的动点,EC=2FB=2。若BM∥平面AEF,求BM与EF所成角的余弦值。

如图
已知三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥底面ABC
所以,BB1、CC1⊥底面ABC
取CE中点G,连接FG
则,EG=CG=FB=1
那么,四边形BCGF为矩形
所以,FG=BC=2
那么,在Rt△EGF中,EG=1,FG=2
由勾股定理得到:EF=√5
同理,AF=√5
所以,△FAE为等腰三角形
取AE中点N,AC中点M,连接FN,MN
则,MN为△ACE的中位线
所以,MN//CE//BF
且,MN=CE/2=1
则,MN//==BF
所以,四边形BMNF为平行四边形
则,BM//FN
而,FN包含于面AEF
所以,BM//面AEF
即说明点M为所求
连接BG、MG
因为BF//==EG
所以,四边形BGEF为平行四边形
所以,BG//EF
则,∠MBG即为BM与EF所成的角
BG=EF=√5
在Rt△MCG中,MC=CG=1
所以,由勾股定理得到MG=√2
BM=BC*(√3/2)=2*(√3/2)=√3
所以,在△MBG中:BG^2=BM^2+MG^2=5
所以,△MBG是以∠BMG=90°的直角三角形
则,cos∠MBG=BM/BG=√3/√5=√15/5