直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是菱形,∠ABC=45°,其侧面展开图是边长为8的正方形.E、F分别是侧棱AA1、CC1上的动点,AE+CF=8.(1

发布时间:2020-07-31 14:09:10

直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是菱形,∠ABC=45°,其侧面展开图是边长为8的正方形.E、F分别是侧棱AA1、CC1上的动点,AE+CF=8.
(1)证明:BD⊥EF;
(2)P在棱AA1上,且AP=2,若EF∥平面PBD,求:CF;
(3)多面体AE-BCFB1的体积V是否为常数?若是,求这个常数,若不是,求V的取值范围.

网友回答

证明:(1)连接AC,∵ABCD是菱形,∴AC⊥BD,
∵ABCD-A1B1C1D1是直四棱柱,∴AA1⊥平面ABCD,
∵BD?ABCD,∴AA1⊥BD(2分),
∵AA1∩AC=A,∴BD⊥平面AA1C1C,
∵EF?平面AA1C1C,∴BD⊥EF(4分).

(2)连AC交BD与O,再取AA1中点Q,连QC,
∵EF∥平面PBD,平面PBD∩平面ACEF=PO,
∴EF∥PO;∵AQ=4,AP=2,
∴QC∥PO,∴EF∥QC
又∵AA1∥CC1
∴EFCQ为平行四边形,∴FC=EQ
∵AE+CF=8
∴CF=2(8分)

(3)?多面体AE-BCFB1是四棱锥B1-AEFC和三棱锥B1-ABC的组合体,
由题意,BB1=8,AB=2,BB1三棱锥B1-ABC的高,BO是四棱锥B1-AEFC的高,
∴=是常数.(12分)
解析分析:(1)由题意知AC⊥BD,AA1⊥平面ABCD得BD⊥平面AA1C1C,再证BD⊥EF;(2)由EF∥平面PBD得EF∥PO,再由题意构造中位线得QC∥PO,证出EFCQ为平行四边形再由题意求CF;(3)把多面体AE-BCFB1分割成四棱锥B1-AEFC和三棱锥B1-ABC,分别求出体积在求和.

点评:本题考查了线线、线面的垂直和平行的定理应用,如何实现线线和线面垂直和平行的转化;求多面体体积时常用分割法求,注意几何体的高.
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