题目内容

【题目】如图,已知正三棱柱ABC=A1B1C1的各棱长都是4EBC的中点,动点F在侧棱CC1上,且不与点C重合.

1)当CF=1时,求证:EF⊥A1C

2)设二面角C﹣AF﹣E的大小为θ,求tanθ的最小值.

【答案】1)见解析 (2

【解析】

1)过EEN⊥ACN,连接EFNFAC1,由直棱柱的性质可知,底面ABC⊥侧面A1C

∴EN⊥侧面A1C

NFEF在侧面A1C内的射影

在直角三角形CNF中,CN=1

则由,得NF∥AC1,又AC1⊥A1C,故NF⊥A1C

由三垂线定理可知EF⊥A1C

2)连接AF,过NNM⊥AFM,连接ME

由(1)可知EN⊥侧面A1C,根据三垂线定理得EM⊥AF

∴∠EMN是二面角C﹣AF﹣E的平面角即∠EMN=θ

∠FAC=αα≤45°

在直角三角形CNE中,NE=,在直角三角形AMN中,MN=3sinα

tanθ=,又α≤45°∴0sinα≤

故当α=45°时,tanθ达到最小值,

tanθ=,此时FC1重合

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