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如图,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面边长为22,侧棱长为4.E,F分别为棱AB,BC的中点,EF∩BD=G.

(1)求证:平面BEF⊥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.

答案

思路分析:

先建立直角坐标系,再求出各点的坐标,用向量法求解,证明即可.

解:

(1)如图,以D为原点,DA、DC、DD1分别为x,y,z轴建立直角坐标系,依题意,有

A(,0,0),C(0,,0),E(,,0),F(,,0),B1(,,4),D1(0,0,4).

设平面B1EF的法向量为n

=(x,y,z),

n

,n,=(0,,-4),=(,0),

∴x∶y∶z=1∶1∶(),n

=(1,1,).

又平面BDD1B1的法向量=(,0),

n

·=1×()+1×()+()×0=0,

∴平面B1EF⊥平面BDD1B1.

(2)∵=(,0),∴平面B1EF的法向量n

=(1,1,).

∴D1到平面B1EF的距离d=.

(3)∵=(0,,-4),=(,0 ,-4),

∴cos〈〉=.

∴sin〈〉=.

∴S△BEF=||·||sin〈〉=×18×

.

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