填空题在正方体ABCD-A1B1C1D1中,过对角线BD1的一个平面交AA1于E,交C

发布时间:2020-07-09 06:30:27

填空题在正方体ABCD-A1B1C1D1中,过对角线BD1的一个平面交AA1于E,交CC1于F,则面BFD1E与底面A1B1C1D1所成的二面角的最小值为________.

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解析分析:在平面AA1D1D中,过E作EH⊥D1D于H,过H作HG⊥D1F于G,连接EG.根据线面垂直的判定与性质,可证出∠EGH就是面BFD1E与底面A1B1C1D1所成的二面角的平面角.设正方体棱长为1,C1F=x,利用三角形相似算出,再结合Rt△EGH中正切的定义,可得当HG取最大值1时,面BFD1E与底面A1B1C1D1所成的二面角取到最小值.解答:在平面AA1D1D中,过E作EH⊥D1D于H,过H作HG⊥D1F于G,连接EG∵平面AA1D1D⊥平面CC1D1D,平面AA1D1D∩平面CC1D1D=EH,EH⊥D1D∴EH⊥平面CC1D1D,∵D1F?平面CC1D1D,∴D1F⊥EH∵HG⊥D1F,EH、HG是平面EHG内的相交直线∴D1F⊥平面EHG∵GE?平面EHG,∴EG⊥D1F,可得∠EGH就是面BFD1E与底面A1B1C1D1所成的二面角的平面角设正方体棱长为1,C1F=x,得AE=DH=x,D1H=1-x,(0≤x≤1)∵Rt△D1GH∽Rt△FC1D1,∴,得而函数f(x)=在区间(0,1)上是减函数,可得当x=0时HG有最大值1,当x=1时HG有最小值0.∵Rt△EGH中,tan∠EGH==∴当HG取最大值1时,tan∠EGH有最小值1,此时∠EGH也有最小值,即面BFD1E与底面A1B1C1D1所成的二面角的最小值为故
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