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如图,在空间六边形(即六个顶点没有任何五点共面)ABCC1D1A1中,每相邻的两边互相垂直,边长均等于a,并且AA1∥CC1.求证:平面A1BC1∥平面ACD1.

答案

证法一:作正方形BCC1B1和CC1D1D,并连结A1B1和AD.

    ∵AA1CC1BB1DD1,且AA1⊥AB,AA1⊥A1D1

    ∴ABB1A1和AA1D1D都是正方形,且ACC1A1是平行四边形.

    故它们的对应边平行且相等.

    ∵△ABC≌△A1B1C1,

    ∴A1B1⊥B1C1.

    同理,AD⊥CD.

    ∵BB1⊥AB,BB1⊥BC,∴BB1⊥平面ABC.

    同理,DD1⊥平面ACD.

    ∵BB1∥DD1,

    ∴BB1⊥平面ACD.

    ∴A、B、C、D四点共面.

    ∴ABCD为正方形.

    同理,A1B1C1D1也是正方形.

    故ABCD—A1B1C1D1是正方体.

    易知A1C1∥AC,

    ∴A1C1∥平面ACD1.

    同理,BC1∥平面ACD1

    ∴平面A1BC1∥平面ACD1.

证法二:证ABCD—A1B1C1D1是正方体,同上.

    连结B1D、B1D1,则B1D1是B1D在底面ABCD上的射影,

    由三垂线定理知B1D⊥A1C1,同理可证B1D⊥BA1

    ∴B1D⊥平面A1BC1.

    同理可证,B1D⊥平面ACD1

    ∴平面A1BC1∥平面ACD1.

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