如图,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=4,
点E在CC1上,且A1C⊥平面BED
(Ⅰ)证明; C1E=3EC
(Ⅱ)求二面角A1-DE-B的大小.
网友回答
(Ⅰ)证明:连接D1C,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1,
A1C⊥BD
A1D1⊥平面ADA1D1
A1D1⊥DE
只要D1C⊥DE,就得到 DE⊥平面A1D1C,从而得到A1C⊥DE,A1C⊥平面BED
D1C⊥DE,CE:CD=CD:DD1=1:2
∴C1E=3EC
(Ⅱ)设向量n=(x,y,z) 是平面DA1E的法向量,
则.
故 2y+z=0,2x+4z=0.
令y=1,则z=-2,x=4,n=(4,1,-2).
<n,等于二面角A1-DE-B 的平面角,
cos<n,=.
所以二面角A1-DE-B的大小为arccos.
解析分析:(I)连接D1C,由正四棱柱的结构特征,我们易证得A1D1⊥平面ADA1D1,A1C⊥平面BED,进而得到CE:CD=CD:DD1=1:2,进而由AA1=2AB,我们易证得C1E=3EC;
(II)由(I)的结论可得是平面BED的法向量,进而求出平面DA1E的法向量,代入向量夹角公式,即可求出二面角A1-DE-B的大小.
点评:本题考查的知识点是与二面角有关的立体几何综合题,直线与平面垂直的性质,其中(I)的关键是得到CE:CD=CD:DD1=1:2,(II)的关键是求出平面BED的法向量和平面DA1E的法向量,将二面角问题转化为向量夹角问题.