题目内容
如图,已知AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,且AC=AD=DE=2AB=4,F为CD的中点.
(1)求证:AF∥平面BCE;
(2)若∠CAD=90°,求三棱锥F-BCE的体积.
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解:(1)证法一:如图1,取DE的中点M,连接AM,FM,
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∵AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,
∴AB∥DE.
又∵AB=EM=
DE,
∴四边形ABEM是平行四边形,
∴AM∥BE.
又∵AM⊄平面BCE,BE⊂平面BCE,
∴AM∥平面BCE.
∵CF=FD,DM=M
E,∴MF∥CE,
又∵MF⊄平面BCE,CE⊂平面BCE,
∴MF∥平面BCE,又∵AM∩MF=M,
∴平面AMF∥平面BCE,
∵AF⊂平面AMF,∴AF∥平面BCE.
证法二:如图2,取CE的中点N,连接FN,BN.
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∵AB⊥平面ACD,DE⊥平面ACD,∴AB∥DE,
∵CF=FD,CN=NE,∴NF∥DE,NF=
DE,
又AB=
DE,∴AB∥NF,AB=NF,
∴四边形ABNF是平行四边形,∴AF∥BN,
又∵AF⊄平面BCE,BN⊂平面BCE,∴AF∥平面BCE.
(2)由(1),知AF∥平面BCE,∴VF-BCE=VA-BCE=VC-ABE.
∵AB⊥平面ACD,∴平面ABED⊥平面ACD,
∵∠CAD=90°,即AC⊥AD,
∴AC⊥平面ABED,所以,AC是三棱锥C-ABE的高.
∵AB=2,AD=4,∴S△ABE=
AB·AD=
×2×4=4.
∴VC-ABE=
S△ABE·AC=
×4×4=
.
另解:VF-BCE=VB-CFE=
(
×2
×4)×2
=
.
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