如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,E、F分别是A1B1、CC1的中点,过D1、E、F作平面D1EGF交BB1于G..(Ⅰ)求证:EG∥D1F;(Ⅱ

发布时间:2020-08-04 13:49:46

如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,E、F分别是A1B1、CC1的中点,过D1、E、F作平面D1EGF交BB1于G..(Ⅰ)求证:EG∥D1F;(Ⅱ)求二面角C1-D1E-F的余弦值;(Ⅲ)求正方体被平面D1EGF所截得的几何体ABGEA1-DCFD1的体积.

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证明:(Ⅰ)在正方体ABCD-A1B1C1D1中,∵平面ABB1A1∥平面DCC1D1
平面D1EGF∩平面ABB1A1=EG,平面D1EGF∩平面DCC1D1=D1F,
∴EG∥D1F.
解:(Ⅱ)如图,以D为原点分别以DA、DC、DD1为
x、y、z轴,建立空间直角坐标系,则有
D1(0,0,2),E(2,1,2),F(0,2,1),
∴=(2,1,0),=(0,2,-1)
设平面D1EGF的法向量为=(x,y,z)
则由?=0,和?=0,得,
取x=1,得y=-2,z=-4,∴=(1,-2,-4)
又平面ABCD的法向量为(0,0,2)
以二面角C1-D1E-F的平面角为θ,
则cosθ=||=
故截面D1EGF与底面ABCD所成二面角的余弦值为.
解:(Ⅲ)设所求几何体ABGEA1-DCFD1的体积为V,
∵△EGB1∽△D1FC1,D1C1=2,C1F=1,
∴EB1=D1C1=1,B1G=C1F=,
∴=EB1?B1G=?1?=,
=D1C1?C1F=?2?1=1
故V棱台D1FC1-EGB1=
∴V=V正方体-V棱台D1FC1-EGB1=23-=.

解析分析:(I)根据正方体的几何特征及面面平行的性质定理,易证得EG∥D1F;
(Ⅱ)以D为原点分别以DA、DC、DD1为x、y、z轴,建立空间直角坐标系,分别求出平面D1EGF的法向量和平面ABCD的法向量,代入向量夹角公式,即可得到
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