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

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′FC′E

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

答案

19.(1)[证明]如图,以O为原点建立空间直角坐标系.

AE=BF=x,则A′(a,0,a)、F(axa,0)、C′(0,aa)、         

 E(ax,0),

=(-xa,-a),=(axa,-a).  

·=-xa+a(xa)+a2=0,

AFCE.                                        

 

(2)[解]记BF=xBE=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=

.

BBDEFEFD,连BD,可知BDEF.

∴∠BDB是二面角B′—EFB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.

tanBDB=

=2

故二面角B′—EFB的大小为arctan2

.

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