如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC为正三角形,M、N、G分别是棱CC1、AB、BC的中点.且.(1)求证:CN∥面AMB1;(2)求证:B1M⊥面AM

发布时间:2020-08-01 01:40:06

如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC为正三角形,M、N、G分别是棱CC1、AB、BC的中点.且.
(1)求证:CN∥面AMB1;
(2)求证:B1M⊥面AMG;
(3)求:.

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解:(1)设AB1的中点为P,连接NP、MP…(1分)
∵△AB1B中,PN是中位线,∴PN∥B1B且PN=B1B
又∵矩形BB1C1C中,CM∥B1B且CM=B1B
∴CM∥NP且CM=NP…(2分)
∴四边形CNPM是平行四边形,可得CN∥MP…(3分)
∵CN?平面AMB1,MP?平面AMB1,
∴CN∥平面AMB1…(4分)
(2)∵CC1⊥平面ABC,CC1?平面CC1B1B
∴平面CC1B1B⊥平面ABC,
∵平面CC1B1B∩平面ABC=BC,AG⊥BC,∴AG⊥平面CC1B1B,
∵B1M?平面CC1B1B,∴B1M⊥AG.…(5分)
∵CC1⊥平面ABC,平面A1B1C1∥平面ABC,∴CC1⊥BC,CC1⊥B1C1
设AC=2a,则CC1=2a
在Rt△MCG中,MG=
同理可得:B1M=a
∵BB1∥CC1,∴BB1⊥平面ABC,可得BB1⊥BC,
连接B1G,可得B1G=,
∴MG2+B1M2=,∴B1M⊥MG,…(7分)
又AG∩MG=G,∴B1M⊥平面AMG..…(8分)
(3)结合(2)中所设数据,可得…(9分)
∵AG⊥平面BGM,∴AG是三棱锥A-B1GM的高
∵S△B1GM=GM×MB1=××=a2,
∴三棱锥A-B1GM的体积VA-B1GM=×S△B1GM×AG=×a2×=a3,
即VAMB1G=VA-B1GM=a3,…(10分)
∴…(12分)

解析分析:(1)设AB1的中点为P,连接NP、MP.根据三角形△AB1B中PN是中位线,以及矩形BB1C1C中M是CC1中点,可证明出CM∥NP且CM=NP,从而四边形CNPM是平行四边形,可得CN∥MP,根据线面平行的判定定理,得到CN∥平面AMB1.(2)根据正三棱柱的性质,结合线面垂直的判定和性质,可得B1M⊥AG.设AC=2a,结合题中和线面垂直的位置关系,算出MG2+B1M2=,得出B1M⊥MG.最后根据线面垂直的判定定理,得到B1M⊥平面AMG.(3)根据AG⊥平面BGM,得AG是三棱锥A-B1GM的高.算出△B1GM的面积并结合棱锥体积公式,可得三棱锥A-B1GM的体积,得到VAMB1G=VA-B1GM=a3,而易得三棱柱ABC-A1B1C1的体积V=,由此不难算出四面体AMB1G与三棱柱ABC-A1B1C1的体积之比.

点评:本题给出特殊三棱柱,求证线面垂直、线面平行并求多面体的体积之比,着重考查了空间线面平行的判定、线面垂直的判定与性质和锥体、柱体的体积公式等知识,属于中档题.
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