题目内容

19.在棱长为a的正方体OABC—中,E、F分别是棱AB、BC上的动点,且AE=BF.

(1)求证:A′F⊥C′E;

(2)当三棱锥B′—BEF的体积取得最大值时,求二面角B′—EF—B的大小.(结果用反三角函数表示)

19.(1)[证明]如图,以O为原点建立空间直角坐标系.

设AE=BF=x,则A′(a,0,a)、F(a-x,a,0)、C′(0,a,a)、         

 E(a,x,0), =(-x,a,-a),=(a,x-a,-a).  

∵·=-xa+a(x-a)+a2=0,

∴A′F⊥C′E.                                        

 

(2)[解]记BF=x,BE=y,则x+y=a,三棱锥B′—BEF的体积V=xya≤=a3,

当且仅当x=y=时,等号成立.

因此,三棱锥B′—BEF的体积取得最大值时,BE=BF=.

过B作BD⊥EF交EF于D,连B′D,可知B′D⊥EF.

∴∠B′DB是二面角B′—EF—B的平面角.

在直角三角形BEF中,直角边BE=BF=,BD是斜边上的高,

∴BD=a.

tanB′DB==2,

故二面角B′—EF—B的大小为arctan2.


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