解答题如图,已知直三棱柱ABC-A1B1C1,∠ACB=90°,E是棱CC1上动点,F

发布时间:2020-07-09 06:53:54

解答题如图,已知直三棱柱ABC-A1B1C1,∠ACB=90°,E是棱CC1上动点,F是AB中点,AC=BC=2,AA1=4.
(1)求证:CF⊥平面ABB1;
(2)当E是棱CC1中点时,求证:CF∥平面AEB1;
(3)在棱CC1上是否存在点E,使得二面角A-EB1-B的大小是45°,若存在,求CE
的长,若不存在,请说明理由.

网友回答

证明:(Ⅰ)∵三棱柱ABC-A1B1C1是直棱柱,∴BB1⊥平面ABC.
又∵CF?平面ABC,
∴CF⊥BB1.
∵∠ACB=90°,AC=BC=2,F是AB中点,
∴CF⊥AB.
又∵BB1∩AB=B,
∴CF⊥平面ABB1.
(Ⅱ)取AB1的中点G,连接EG,FG.
∵F、G分别是棱AB、AB1中点,
∴FG∥BB1,BB1.
又∵EC∥BB1,,
∴FG∥EC,FG=EC.
∴四边形FGEC是平行四边形,
∴CF∥EG.
又∵CF?平面AEB1,EG?平面AEB1,
∴CF∥平面AEB1.(9分)
(3)解:以C为坐标原点,射线CA,CB,CC1为x,y,z轴正半轴,
建立如图所示的空间直角坐标系C-xyz
则C(0,0,0),A(2,0,0),B1(0,2,4)(10分)
设E(0,0,m),平面AEB1的法向量=(x,y,z)
则=(-2,2,4),=(-2,0,m)
且⊥,⊥,
于是,即
取z=2,则=(m,m-4,2)(12分)
∵三棱柱ABC-A1B1C1是直棱柱,
∴BB1⊥平面ABC,
又∵AC?平面ABC
∴AC⊥BB1
∵∠ACB=90°,
∴AC⊥BC
∴AC⊥平面ECBB1
∴=(2,0,0)是平面EBB1的法向量,
二面角A-EB1-B的大小是45°,
则cos45°===(13分)
解得m=
∴在棱CC1上存在点E,使得二面角A-EB1-B的大小是45°.
此时CE=???(14分)解析分析:(Ⅰ)欲证CF⊥平面ABB1,根据直线与平面垂直的判定定理可知只需证CF垂直平面ABB1内两相交直线垂直,而CF⊥BB1,CF⊥AB,BB1∩AB=B,满足定理条件;(Ⅱ)取AB1的中点G,连接EG,FG,欲证CF∥平面AEB1,根据直线与平面平行的判定定理可知只需证CF与平面AEB1内一直线平行即可,而CF∥EG,CF?平面AEB1,EG?平面AEB1,满足定理条件.EB1-B(III)以C为坐标原点,射线CA,CB,CC1为x,y,z轴正半轴,建立空间直角坐标系C-xyz,设出E点坐标,分别求出平面AEB1与EB1B的法向量,根据二面角A-EB1-B的大小是45°,代入向量夹角公式,构造方程即可得到
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!