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  • 在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=2,E為AD中點,F為CC1中點.(1)求證AD垂直D1F(2)求證CE平行平面AD1...

    在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=2,E為AD中點,F為CC1中點.(1)求證AD垂直D1F(2)求證CE平行平面AD1...
    在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=2,E為AD中點,F為CC1中點.(1)求證AD垂直D1F(2)求證CE平行平面AD1F(3)求平面AD1F與底面ABCD所成二面角的余弦值
    數(shù)學(xué)人氣:470 ℃時間:2019-11-05 01:34:57
    優(yōu)質(zhì)解答
    1、∵四邊形ABCD是正方形,
    ∴AD⊥CD,
    ∵DD1⊥AD,
    DD1∩CD=D,
    ∴AD⊥平面CC1D1D,
    ∵D1F∈平面CC1D1D,
    ∴AD⊥D1F.
    2、取DD1中點G,連結(jié)EG、CG,
    ∵D1G//CF,
    D1G=DD1/2,
    CF=CC1/2,
    DD1=CC1,
    ∴D1G=CF,
    ∴四邊形CFD1G是平行四邊形,(一組對邊平行且相等的四邊形是平行四邊形),
    ∴CG//D1F,
    同理GE//AD1,
    ∵AD1∩D1F=D1,
    EG∩CG=G,
    ∴平面EGC//平面AD1F,
    ∵CE∈平面EGC,
    ∴CE//平面AD1F.
    3、由前所述平面EGC//平面AD1F,
    故平面EGC和平面ABCD所成二面角就是AD1F與平面ABCD所成二面角,
    在底面ABCD作DH⊥CE,垂足H,連結(jié)GH,
    根據(jù)三垂線定理,DH⊥CE,
    ∴〈GHD就是二面角G-EC-D的平面角,
    根據(jù)勾股定理,CE=√5/2,
    DH*CE/2=DE*CD/2=S△DEC,
    ∴DH=(1*1/2)/(√5/2)=√5/5,
    根據(jù)勾股定理,GH=√(DG^2+DH^2)=√(1+1/5)=√30/5,
    cos∴平面AD1F與底面ABCD所成二面角的余弦值為√6/6.
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