已知棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1,E、F分别是BC,A1D1的中点.

已知棱长为a的正方体ABCD-A1B1C1D1,E、F分别是BC,A1D1的中点.
(1)求证:四边形B1EDF是菱形;
(2)求AD与面B1EDF所成的角.
沫如烟 1年前 已收到1个回答 举报

隔夜的稀饭 幼苗

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解题思路:(1)要证四边形B1EDF为菱形,只要先证其是平行四边形,再说明邻边相等即可,根据正方体的性质易证;
(2)证明直线AD与平面B1EDF所成的角为∠ADB1,在直角△B1AD中,利用余弦定理,即可求得直线AD与平面B1EDF所成的角;

证明:(1)取AD中点H,连接BH,FH,
易证:FHBB1为矩形,
因此,FB1∥BH,且FB1=BH,.
又∵正方形ABCD中BH∥DE且BH=DE,
∴FB1∥DE,FB1=DE,
∴FB1ED为平行四边形.
又∵FD=DE=

5
2a,
∴四边形B1EDF为菱形.
(2)∵平面ADE⊥平面ADF
∴AD在平面B1EDF内的射影在∠EDF的平分线上,而四边形B1EDF是菱形
∴DB1为∠EDF的平分线
∴直线AD与平面B1EDF所成的角为∠ADB1
在直角△B1AD中,AD=a,AB1=
2a,B1D=
3a,
∴cos∠ADB1=
a2+3a2−2a2
2×a×
3a=

3
3
∴直线AD与平面B1EDF所成的角为arccos

3
3;

点评:
本题考点: 直线与平面所成的角.

考点点评: 此题是个中档题.考查的知识点是直线与平面所成的角,其中求出直线AD与平面B1EDF所成的角为∠ADB1是解答的关键.

1年前

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