Question

如图，正方体ABCD-A₁B₁C₁D₁中，E，F分别为AB与BB₁的中点，
（Ⅰ）求证：EF⊥平面A₁D₁B；
（Ⅱ）求二面角F-DE-C大小的正切值．

Answer 1

分析：（I）要证EF⊥平面A₁D₁B，只需证A₁D₁⊥EF，A₁B⊥EF
（II）要求二面角F-DE-C大小的正切值，关键是找出二面角的平面角．延长DE、CB交于N，过B作BM⊥EN交于M，连FM，则∠FMB为二面角F-DE-C的平面角，故可求．

解答：证明：（I）∵A₁D₁⊥平面A₁B₁BA，EF?平面A₁B₁BA，
∴A₁D₁⊥EF
∵A₁B⊥AB₁，EF∥AB₁，
∴A₁B⊥EF
∴EF⊥平面A₁D₁B；
解：（II）延长DE、CB交于N，∵E为AB中点，∴△DAE≌△NBE
过B作BM⊥EN交于M，连FM，
∵FB⊥平面ABCD
∴FM⊥DN，∴∠FMB为二面角F-DE-C的平面角
设AB=a，则BM=

BE•BN

EN

=

a

5

    又BF=

a

2

∴tan∠FMB=

FB

BM

=

5

2

，即二面角F-DE-C大小的正切值为

5

2

点评：本题以正方体为载体，考查线面垂直，考查面面角，关键是作出二面角的平面角．