字典翻译 问答 其它 如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点.(1)证明AD⊥D1F;(2)求AE与D1F所成的角;(3)证明面AED⊥面A1FD1;(4)设AA1=2,求三棱锥F-A1ED1的体积VF−A1ED1.
问题标题:
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点.(1)证明AD⊥D1F;(2)求AE与D1F所成的角;(3)证明面AED⊥面A1FD1;(4)设AA1=2,求三棱锥F-A1ED1的体积VF−A1ED1.
问题描述:

如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点.

(1)证明AD⊥D1F;

(2)求AE与D1F所成的角;

(3)证明面AED⊥面A1FD1;

(4)设AA1=2,求三棱锥F-A1ED1的体积VF−A1ED1.

陈庆贵回答:
  解法一:(1)∵AC1是正方体,∴AD⊥面DC1.   又D1F⊂面DC1,∴AD⊥D1F.   (2)取AB中点G,连接A1G,FG.   因为F是CD的中点,所以GF、AD平行且相等,   又A1D1、AD平行且相等,所以GF、A1D1平行且相等,故GFD1A1是平行四边形,A1G∥D1F.   设A1G与AE相交于点H,则∠AHA1是AE与D1F所成的角,   因为E是BB1的中点,所以Rt△A1AG≌Rt△ABE,   ∴∠GA1A=∠GAH,从而∠AHA1=90°,即直线AE与D1F所成角为直角.   (3)由(1)知AD⊥D1F,由(2)知AE⊥D1F,   又AD∩AE=A,所以D1F⊥面AED.   又因为D1F⊂面A1FD1,   所以面AED⊥面A1FD1.   (4)连接GE,GD1.   ∵FG∥A1D1,∴FG∥面A1ED1,   ∵AA1=2,   ∴面积S△A1GE=SABB1A1-2S△A1AG-S△GBE=32
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