Question

在长方体ABCD-A₁B₁C₁D₁中，已知AB=4，AD=3，AA₁=2．E、F分别是线段AB、BC上的点，且EB=FB=1．
（ I） 求二面角C-DE-C₁的正切值； （ II） 求直线EC₁与FD₁所成的余弦值．

Answer

（ I）以A为原点，分别为x轴，y轴，z轴的正向建立空间直角坐标系A-xyz，写出要用的点的坐标，设出平面的法向量的坐标，根据法向量与平面上的向量垂直，利用数量积表示出两个向量的坐标之间的关系，求出平面的一个法向量，根据两个向量之间的夹角求出结果．
（ II）把两条直线对应的点的坐标写出来，根据两个向量之间的夹角表示出异面直线的夹角．
【解析】
（I）以A为原点，分别为x轴，y轴，z轴的正向建立空间直角坐标系，
则有D（0，3，0）、D1（0，3，2）、E（3，0，0）、F（4，1，0）、C1（4，3，2）
于是，=（-4，2，2）
设向量与平面C1DE垂直，则有cosβ=z
∴（-1，-1，2），其中z＞0
取DE垂直的向量，
∵向量=（0，0，2）与平面CDE垂直，
∴的平面角
∵cosθ=
∴tanθ=
（II）设EC1与FD1所成角为β，则cosβ=