题目内容
如图,四边形ABCD是边长为2的正方形,直线l与平面ABCD平行,E和F是l上的两个不同点,且EA=ED,FB=FC.E′和F′是平面ABCD内的两点,EE′和FF′都与平面ABCD垂直.
(1)证明:直线E′F′垂直且平分线段AD;
(2)若∠EAD=∠EAB=60 °,EF=2.求多面体ABCDEF的体积.
(1)证明:直线E′F′垂直且平分线段AD;
(2)若∠EAD=∠EAB=60 °,EF=2.求多面体ABCDEF的体积.
(1)见解析(2)2.
(1)证明 ∵EA=ED且EE′⊥平面ABCD,
∴E′D=E′A,∴点E′在线段AD的垂直平分线上.
同理,点F′在线段BC的垂直平分线上.
又四边形ABCD是正方形,
∴线段BC的垂直平分线也就是线段AD的垂直平分线,即点E′、F′都在线段AD的垂直平分线上.
∴直线E′F′垂直且平分线段AD.
(2)解 如图,连接EB、EC,由题意知多面体ABCDEF可分割成正四棱锥EABCD和正四面体EBCF两部分.设AD的中点为M,在Rt△MEE′中,由于ME′=1,ME=,∴EE′=.
∴VEABCD=·S正方形ABCD·EE′=×22×=.
又VEBCF=VCBEF=VCBEA=VEABC=S△ABC·EE′=××22×=,
∴多面体ABCDEF的体积为VEABCD+VEBCF=2.
∴E′D=E′A,∴点E′在线段AD的垂直平分线上.
同理,点F′在线段BC的垂直平分线上.
又四边形ABCD是正方形,
∴线段BC的垂直平分线也就是线段AD的垂直平分线,即点E′、F′都在线段AD的垂直平分线上.
∴直线E′F′垂直且平分线段AD.
(2)解 如图,连接EB、EC,由题意知多面体ABCDEF可分割成正四棱锥EABCD和正四面体EBCF两部分.设AD的中点为M,在Rt△MEE′中,由于ME′=1,ME=,∴EE′=.
∴VEABCD=·S正方形ABCD·EE′=×22×=.
又VEBCF=VCBEF=VCBEA=VEABC=S△ABC·EE′=××22×=,
∴多面体ABCDEF的体积为VEABCD+VEBCF=2.
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