题目内容

【题目】如图,长方体ABCDA1B1C1D1中,ABBC4BB12,点EFM分别为C1D1A1D1B1C1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NA1B1的中点,连结MNANACCM

则四边形MNAC为所作图形.

由题意知MNA1C1(或∥EF),四边形MNAC为梯形,

MNAC2

MMPAC于点P

可得MC2PC

MP

∴梯形MNAC的面积246

证明:(2)示例一:在长方体中ABCDA1B1C1D1

D1B1EFQ,连接DQ

QEF的中点并且为D1B1的四等点,如图,

D1Q4

DEDFDQEF,又EFBB1

EF⊥平面BB1D1D,∴EFD1B

,∴∠D1QD=∠BD1D

∴∠QD1B+D1QD=∠DD1B+BD1Q90°,

DQD1B,∴D1B⊥平面DEF

示例二:设D1B1EFQ,连接DQ,则QEF的中点,

且为D1B1的四等分点,D1Q4

BB1⊥平面A1B1C1D1可知BB1EF

B1D1EFBB1B1D1B1,∴EF⊥平面BB1D1D,∴EFD1B

,得tanQDD1tanD1BD

得∠QDD1=∠D1BD,∴∠QDB+D1BD=∠QDB+QDD190°,

DQD1B,又DQEFQ,∴D1B⊥平面DEF

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