问题标题:
【(2011•东城区模拟)如图,在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD是正方形,侧棱与底面垂直,点O是正方形ABCD对角线的交点,AA1=2AB=4,点E,F分别在CC1和A1A上,且CE=A1F.(Ⅰ)求证:B1F∥平面BDE;】
问题描述:
(2011•东城区模拟)如图,在四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD是正方形,侧棱与底面垂直,点O是正方形ABCD对角线的交点,AA1=2AB=4,点E,F分别在CC1和A1A上,且CE=A1F.
(Ⅰ)求证:B1F∥平面BDE;
(Ⅱ)若A1O⊥BE,求CE的长;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求二面角A1-BE-O的余弦值.
陈延信回答:
(Ⅰ)证明:取BE1=CE,连接EE1和AE1
∴EE1=BC,EE1∥BC,BC=AD,BC∥AD,
∴EE1=AD,EE1∥AD.
∴四边形AE1ED为平行四边形,
∴AE1∥DE,
在矩形A1ABB1中,A1F=BE1,
∴四边形B1FAE1为平行四边形.
∴B1F∥AE1,B1F∥DE.
∵DE⊂平面BDE,B1F⊄平面BDE,
∴B1F∥平面BDE.--------(4分)
(Ⅱ)连接OE,
在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,
∴AA1⊥BD,BD⊥AC,
∴BD⊥平面A1AO,
∴BD⊥A1O.
由已知A1O⊥BE,得A1O⊥平面BDE.
∴∠A1OE=90°,∠A1OA+∠EOC=90°,
在△A1AO与△OCE中,∠EOC=∠OA1A,∠ECO=∠OAA1,
∴△A1AO∽△OCE
∴A
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