如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2,E为棱CC1的中点.(Ⅰ)?求三棱锥A-BDE的体积;(Ⅱ)?求证:B1D1⊥AE;(Ⅲ)?求证:AC∥平面B

发布时间:2020-08-01 02:57:52

如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2,E为棱CC1的中点.
(Ⅰ)?求三棱锥A-BDE的体积;
(Ⅱ)?求证:B1D1⊥AE;
(Ⅲ)?求证:AC∥平面B1DE.

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解:(Ⅰ)∵EC⊥平面ABD,
∴V=CE.SABD=…4分
证明:(Ⅱ)连接A1C1,在正方体ABCD-A1B1C1D1中
B1D1⊥A1C1,B1D1⊥CC1,A1C1∩CC1=C1
∴B1D1⊥面A1C1CA,
AE?面A1C1CA
∴B1D1⊥AE…8分
(Ⅲ)证法一:连接AC1,取AC1的中点为H,取AC的中点O,连接HO,
∵HO∥EC且HO=EC
∴四边形HOCE为平行四边形,OC∥HE即AC∥HE---------13’
连接BD1,易知四边形A1BCD1为平行四边形,则H为BD1和A1C的交点
∴HE?平面B1DE
AC?平面B1DE
AC∥平面B1DE…12分
证法二:延长BC与B1E延长线交于F,连DF∵E为棱CC1中点
∴△B1C1E≌△FCE
∴CF=C1B1=CB
∴CF∥AD且CF=AD
∴ADFC为平行四边形
∴AC∥DF∵AC?平面B1DE
DF?平面B1DE
∴AC∥平面B1DE…12分.
解析分析:(I)根据正方体的几何特征,我们易得三棱锥A-BDE的体积等于三棱锥E-ABD,根据已知中正方体的棱长AA1=2,E为棱CC1的中点,求分三棱锥的底面积和高,即可得到三棱锥A-BDE的体积;(Ⅱ)?连接A1C1,根据正方形对角线互相平分可得B1D1⊥A1C1,由正方体的几何特征可得B1D1⊥CC1,进而由线面垂直的判定定理得到B1D1⊥面A1C1CA,再由线面垂直的性质定理得到B1D1⊥AE;(Ⅲ)?证法一:连接AC1,取AC1的中点为H,取AC的中点O,连接HO,根据平行四边形判定定理可得四边形HOCE为平行四边形,则AC∥HE,进而根据线面平行的判定定理得到AC∥平面B1DE;证法二:延长BC与B1E延长线交于F,连DF,根据三角形全等的判定定理可得△B1C1E≌△FCE,进而证得ADFC为平行四边形,则AC∥DF,进而根据线面平行的判定定理得到AC∥平面B1DE.

点评:本题考查的知识点是直线与平面垂直的性质,棱锥的体积,直线与平面平行的判定,(I)的关键是利用等体积法,将求三棱锥A-BDE的体积转化为求三棱锥E-ABD,(II)的关键是熟练掌握线面垂直的判定及性质定理,(III)的关键是在平面内找到与AC平行的直线,创造使用线面平行判定定理的条件.
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