问题 解答题

在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2,底面是边长为1的正方形,E、F分别是棱B1B、DA的中点.

(1)求二面角D1-AE-C的大小;

(2)求证:直线BF∥平面AD1E.

答案

(1)90°(2)见解析

(1)解:以D为坐标原点,DA、DC、DD1分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系如图.

则相应点的坐标分别为D1(0,0,2),A(1,0,0),C(0,1,0),E(1,1,1),∴=(0,0,2)-(1,1,1)=(-1,-1,1),

=(1,1,1)-(1,0,0)=(0,1,1),

=(0,1,0)-(1,0,0)=(-1,1,0).

设平面AED1、平面AEC的法向量分别为m=(a,b,1),n=(c,d,1).

m=(2,-1,1),n=(-1,-1,1),∴cosmn==0,

∴二面角D1AEC的大小为90°.

(2)证明:取DD1的中点G,连结GB、GF.

∵E、F分别是棱BB1、AD的中点,

∴GF∥AD1,BE∥D1G且BE=D1G,

∴四边形BED1G为平行四边形,∴D1E∥BG.

又D1E、D1A平面AD1E,BG、GF∥平面AD1E,

∴BG∥平面AD1E,GF∥平面AD1E.

∵GF、GB平面BGF,∴平面BGF∥平面AD1E.

∵BF平面AD1E,∴直线BF∥平面AD1E.

(或者:建立空间直角坐标系,用空间向量来证明直线BF∥平面AD1E,亦可)

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