题目内容

如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=A1B1=4,D、E分别为AA1与A1B1的中点.
(1)求异面直线C1D与BE的夹角;
(2)求四面体BDEC1体积.
考点:异面直线及其所成的角,棱柱、棱锥、棱台的体积
专题:空间位置关系与距离
分析:(1)首先,过点D作DF∥BE交AB于点F,连结FC1得到∠C1DF即所求异面直线所成角(或补角),然后,在△C1DF中根据余弦定理求解该角即可;
(2)先求解△BDE的面积,然后,结合四面体BDEC1体积公式进行求解.
解答: 解:(1)过点D作DF∥BE交AB于点F,连结FC1,
∴∠C1DF即所求异面直线所成角(或补角),
解得DC1=
20
=2
5
,
DF=
22+12
=
5
,
∴FC=
AC2+AF2-2AC•AFcos60°

=
42+12-2×4×1×
1
2

=
13
,
又CC1=4,
∴FC1=
FC2+C
C
2
1
=
29
,
由余弦定理,有
cos∠C1DF=
D
C
2
1
+DF2-F
C
2
1
2DC1•DF
=-
1
5
.
∴异面直线C1D与BE的夹角为arccos
1
5
.

(2)DE=2
2
,BD=2
5
,△BDE的高为3
2
,
∴S△BDE=
1
2
×2
2
×3
2
=6,
∴△BDE的面积为6,
∵△A1B1C1为等边三角形,E为A1B1中点,
∴C1E=
42-22
=2
3
,
∴高为C1E=2
3
,
∴四面体BDEC1体积V=
1
3
×6×2
3
=4
3
.
∴四面体BDEC1体积4
3
.
点评:本题重点考查了空间中点线面的位置关系、空间角、体积计算等知识,考查空间想象能力,属于中档题.
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