题目内容

19.如图,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长为2,侧棱长为4.E、F分别为棱AB、BC的中点,EF∩BD=G.

(1)求证:平面B1EF⊥平面BDD1B1;

(2)求点D1到平面B1EF的距离d;

(3)求三棱锥B1-EFD1的体积V.

19.

 (1)证法一:连结AC.

∵正四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是正方形,

∴AC⊥BD,又AC⊥D1D,故AC⊥平面BDD1B1.

∵E、F分别为AB、BC的中点,故EF∥AC,

∴EF⊥平面BDD1B1,

∴平面B1EF⊥平面BDD1B1.

证法二:∵BE=BF,∠EBD=∠FBD=45°,

∴EF⊥BD.

又EF⊥D1D,

∴EF⊥平面BDD1B1,

∴平面B1EF⊥平面BDD1B1.

 

(2)在对角面BDD1B1中,作D1H⊥B1G,垂足为H.

 

∵平面B1EF⊥平面BDD1B1,且平面B1EF∩平面BDD1B1=B1G,

 

∴D1H⊥平面B1EF,且垂足为H,

 

∴点D1到平面B1EF的距离d=D1H.

解法一:在Rt△D1HB1中,D1H=D1B1·sinD1B1H.

 

∵D1B1=A1B1=·2=4,

 

sinD1B1H=sinB1GB=,

 

∴d=D1H=4·.

 

解法二:∵△D1HB1∽△B1BG,

∴,

 

∴d=D1H=.

 

解法三:连结D1G,则三角形D1GB1的面积等于正方形DBB1D1面积的一半,

即·B1G·D1H=B1B2,

 

∴d=D1H=.

(3)V=V=V=·d·=···2· =.


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