如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是平行四边形,E,F分别在棱BB1,DD1上,且AF∥EC1.(1)求证:AE∥FC1;(2)若AA1⊥平面ABC

发布时间:2020-07-31 12:01:08

如图,四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是平行四边形,E,F分别在棱BB1,DD1上,且AF∥EC1.
(1)求证:AE∥FC1;
(2)若AA1⊥平面ABCD,四边形AEC1F是边长为的正方形,且BE=1,DF=2,求线段CC1的长,并证明:AC⊥EC1.

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解:(1)∵四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是平行四边形,
∴AA1∥DD1,AB∥CD…(1分)
∵DD1、CD?平面CDD1C1,AA1、AB?平面平面CDD1C1,
∴AA1∥平面CDD1C1,AB∥平面CDD1C1,…(3分)
∵AA1、AB?平面AA1B1B,且AA1∩AB=A,
∴平面AA1B1B∥平面CDD1C1,…(4分)
∵AF∥EC1,∴A、E、C1、F四点共面.…(5分)
∵平面AEC1F∩平面AA1B1B=AE,平面AEC1F∩平面CDD1C1=FC1,
∴AE∥FC1;…(7分)
(2)设连接AC、BD,交于O点.连接AC1、EF,交于点O1,连接O1O
∵四边形ABCD,四边形AEC1F都是平行四边形,
∴O为AC、BD的中点,O1为AC1、EF的中点.…(8分)
∵BE∥DF,∴O1O=C1C=(BE+EF).
∵BE=1,DF=2,∴CC1=3…(10分)
∵AA1⊥平面ABCD,四边形AEC1F是正方形,
∴△ACC1,△ABE,△ADF均为直角三角形,得
AC2=-=2AE2-=12-9=3,AB2=AE2-BE2=6-1=5
BC2=AD2=AD2-DF2=6-4=2
∴AC2+BC2=5=AB2,可得AC⊥BC.…(12分)
∵BB1⊥平面ABCD,AC?平面ABCD
∴AC⊥BB1.
∵BC、BB1是平面BB1C1C内的相交直线
∴AC⊥平面BB1C1C?…(13分)
∵EC1?平面BB1C1C
∴AC⊥EC1??…(14分)

解析分析:(1)根据四棱柱的底面ABCD是平行四边形,得四棱柱为平行六面体,可得平面AA1B1B∥平面CDD1C1,再根据面面平行的性质定理,可证出AE∥FC1;(2)设连接AC、BD,交于O点.连接AC1、EF,交于点O1,连接O1O.利用△ACC1与梯形BEFD有公共的中位线,得C1C=BD+EF=3.分别在Rt△ACC1、Rt△ABE和Rt△ADF中,用勾股定理加以计算,得AC2+BC2=5=AB2,可得AC⊥BC,结合AC⊥BB1,得AC⊥平面BB1C1C,从而证出AC⊥EC1.

点评:本题主要考察空间点、线、面位置关系,考查线线、线面平行的性质和判定,线线垂直的性质和判定,考查空间想象能力、运算能力、把空间问题转化为平面问题的意识以及推理论证能力.
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