解答题如图,已知正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都是2,D、E分别为CC1、A1B1的中点.
(1)求证C1E∥平面A1BD;
(2)求证AB1⊥平面A1BD;
(3)求三棱锥A1-C1DE的体积.
网友回答
解:(1)设AB1与A1B相交于F,连EF,DF.则EF为△AA1B1的中位线,∴EF∥=A1A.
∵C1D∥=A1A,∴EF∥=C1D,则四边形EFDC1为平行四边形,∴DF∥C1E.
∵C1E?平面A1BD,DF?平面A1BD,∴C1E∥平面A1BD.
(2)取BC的中点H,连接AH,B1H,
由正三棱柱ABC-A1B1C1,知AH⊥BC,
∵B1B⊥平面ABC,∴B1B⊥AH.∵B1B∩BC=B,∴AH⊥平面B1BCC1.∴AH⊥BD.
在正方形B1BCC1中,∵tan∠BB1H=tan∠CBD=,∴∠BB1H=∠CBD.则B1H⊥BD.
∵AH⊥∩B1H=H,∴BD⊥平面AHB1.∴BD⊥AB1.
在正方形A1ABB1中,∵A1B⊥AB1.而A1B∩BD=B,∴AB1⊥平面A1BD.
(3)∵E为AB的中点,∴.解析分析:(1)要证C1E∥平面A1BD;只须证明直线平行平面内的一条直线,图中DF即可.(2)要证AB1⊥平面A1BD;只须证明只须垂直平面内的两条相交直线A1B、DF 即可,前者利用正方形证明,后者△A1BD说明是等腰三角形.(3)求三棱锥A1-C1DE的体积.利用等底面面积等高体积相等,转化为D-A1EC1的体积,再转化为D-A1B1C1的体积求解即可.点评:本题考查棱柱的结构特征,考查棱柱、棱锥的体积,考查转化思想,是中档题.