解答题正方形AA1D1D与矩形ABCD所在平面互相垂直,AB=2AD=2,点E为AB的中点.
(I)求证:BD1∥平面A1DE;
(II)求二面角D1-A1E-D的大小;
(III)求多面体A1D1DBE的体积.
网友回答
(I)证明:连接AD1交A1D于F,则F为中点,
连接EF,如图.
∵E为中点,∴EF∥BD1.
又EF?面A1DE,BD1?面A1DE,
∴BD1∥面A1DE
(II)解:由面ABCD⊥面ADD1A1,且四边形ADD1A1为正方形,四边形ABCD为矩形,得D1D⊥AD,D1D⊥DC,DC⊥DA.于是以D为原点,DA,DC,DD1分别为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
∴D(0,0,0)、D1(0,0,1)、A1(1,0,1)、E(1,1,0),
∴、、、.
设面A1DE的一个法向量为=(x1,y1,1),面D1A1E的一个法向量为=(x2,y2,1),
则,,即,
解得:=(-1,1,1),=(0,1,1).
设D1-A1E-D的大小为θ,于是cosθ==,
∴θ=arccos,即二面角D1-A1E-D的大小为arccos.
(III)解:多面体A1D1DBE的体积==-
==.解析分析:(I)证明BD1∥面A1DE,利用线面平行的判定定理,连接AD1交A1D于F,,利用三角形的中位线的性质,证明EF∥BD1即可;(II)建立空间直角坐标系,用坐标表示点与向量,求出面A1DE的一个法向量、面D1A1E的一个法向量,利用向量的夹角公式,即可求解;(III)利用分割法,多面体A1D1DBE的体积=,由此可求体积.点评:本题考查线面平行,考查面面角,考查多面体体积的计算,考查利用向量知识解决立体几何问题,属于中档题.