题目内容

已知正三棱柱ABC-A1B1C1所有的棱长都为2,E是A1B的中点,F在棱CC1上.

(1)当C1F=CF时,求多面体ABCFA1的体积;

(2)当点F使得A1F+BF为最小时,求异面直线AE与A1F所成的角.

解:(1)∵C1F=CF,AC=CC1=2,

由正三棱柱知△ABC的高为且等于四棱锥B-A1ACF的高.

即多面体ABCFA1的体积为.

(2)将侧面BCC1B1展开到侧面A1ACC1得到矩形ABB1A1,连接A1B交C1C于点F,此时点F使得A1F+BF为最小.此时FC平行且等于A1A的一半,

∴F为C1C的中点.

过E作EG∥A1F交BF于G,连接AG,则∠AEG就是AE与A1F所成的角或所成角的补角.

过G作GH⊥BC,交BC于H,连接AH,

则GH=FC=.又AH=,于是在Rt△AGH中,

AG==;在Rt△ABA1中,AE=.

∴△AEG中,cos∠AEG=

==0,

∴∠AEG=90°.

故异面直线AE、A1F所成的角为90°.

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