题目内容
【题目】如图,长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=BC=4,BB1=2,点E、F、M分别为C1D1,A1D1,B1C1的中点,过点M的平面α与平面DEF平行,且与长方体的面相交,交线围成一个几何图形.
(1)在图1中,画出这个几何图形,并求这个几何图形的面积(不必说明画法与理由)
(2)在图2中,求证:D1B⊥平面DEF.
【答案】(1)6(2)见解析
【解析】
(1)取A1 B1中点为N,连接N与M,则几何图形为ACMN,再求其面积。
(2)建系,利用向量的数量积等于0,说明两直线垂直。
(1)设N为A1B1的中点,连结MN,AN、AC、CM,
则四边形MNAC为所作图形.
由题意知MN∥A1C1(或∥EF),四边形MNAC为梯形,
且MNAC=2,
过M作MP⊥AC于点P,
可得MC2,PC,
得MP,
∴梯形MNAC的面积(24)6.
证明:(2)示例一:在长方体中ABCD﹣A1B1C1D1,
设D1B1交EF于Q,连接DQ,
则Q为EF的中点并且为D1B1的四等点,如图,
D1Q4,
由DE=DF得DQ⊥EF,又EF⊥BB1,
∴EF⊥平面BB1D1D,∴EF⊥D1B,
,∴∠D1QD=∠BD1D,
∴∠QD1B+∠D1QD=∠DD1B+∠BD1Q=90°,
∴DQ⊥D1B,∴D1B⊥平面DEF.
示例二:设D1B1交EF于Q,连接DQ,则Q为EF的中点,
且为D1B1的四等分点,D1Q4,
由BB1⊥平面A1B1C1D1可知BB1⊥EF,
又B1D1⊥EF,BB1∩B1D1=B1,∴EF⊥平面BB1D1D,∴EF⊥D1B,
由,得tan∠QDD1=tan∠D1BD,
得∠QDD1=∠D1BD,∴∠QDB+∠D1BD=∠QDB+∠QDD1=90°,
∴DQ⊥D1B,又DQ∩EF=Q,∴D1B⊥平面DEF.
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