Question

如圖所示，平面EAD⊥平面ABCD，△ADE是等邊三角形，ABCD是矩形，F(xiàn)是AB的中點(diǎn)，G是AD的中點(diǎn)，EC與平面ABCD成30°角
（1）求證：EG⊥平面ABCD；
（2）若AD=2，求二面角E-FC-G的度數(shù)；
（3）當(dāng)AD的長是多少時(shí)，D點(diǎn)到平面EFC的距離為2？并說明理由．

Answer 1

解：（1）證明：如圖所示，∵△ADE是等邊三角形，
∴EG⊥AD
又平面EAD平面ABCD且相交于AD，
∴EG⊥平面ABCD
（2）連接CG，則CG是EC在平面ABCD的射影
∴∠ECG是EC與平面ABCD所成的角，
∴∠ECG=30°
在Rt△ECG中：
∵AD=2，
∴EG=，
∴CG=3
在Rt△CDG中：
∵DG=1，GC=3，
∴DC=
則AF=BF=，GF=，F(xiàn)C=
∴GF²+FC²=GC²，
即GF⊥FC
∵GF是EF在平面AC內(nèi)的射影，
∴EF⊥FC
∴∠EFG是二面角E-FC-G的平面角．
在Rt△EGF中，EG=GF=
∴∠EFG=45°
故所求二面角E-FC-G的度數(shù)為45°
（3）設(shè)AD=2a，則可得，S_△EFC=3a²
∵V_E-DFC=V_D-EFC
∴
∴
∴
分析：（1）由已知中，△ADE是等邊三角形，G是AD的中點(diǎn)，結(jié)合等邊三角形“三線合一”的性質(zhì)，易得EG⊥AD，又由平面EAD⊥平面ABCD，由面面垂直的性質(zhì)可得EG⊥平面ABCD；
（2）連接CG，則CG是EC在平面ABCD的射影，結(jié)合已知中EC與平面ABCD成30°角，得∠ECG=30°，解Rt△ECG，Rt△CDG，求出GF，F(xiàn)C，GC的長，易根據(jù)勾股定理得到，GF⊥FC，EF⊥FC，故∠EFG是二面角E-FC-G的平面角，解三角形EFG，即可求出二面角E-FC-G的度數(shù)．
（3）根據(jù)V_E-DFC=V_D-EFC，通過計(jì)算底面積，從而可求AD的長
點(diǎn)評：本題考查的知識點(diǎn)是直線與平面垂直的判定，二面角的平面角的求法，求二面角的平面角，關(guān)鍵是要找出這個(gè)角，將空間求角問題，轉(zhuǎn)化為解三角形問題．