在如图所示的正方体ABCD—A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点.(1)求

在如图所示的正方体ABCD—A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点.

(1)求AE与D1F所成的角;

(2)证明平面AED⊥平面A1FD1.

答案

解法一

:(1)解:∵AC1是正方体,

∴AD⊥面DC1.

又D1F面DC1,∴AD⊥D1F.

取AB的中点G,连结A1G、FG.

∵F是CD的中点,∴GF、AD平行且相等,

即GFAD.

又A1D1AD,∴GFA1D1.

故GFD1A1是平行四边形,A1G∥D1F.

设A1G与AE相交于点H,则∠AHA1是AE与D1F所成的角.

∵E是BB1的中点,∴Rt△A1AG≌Rt△ABE.

∴∠GA1A=∠GAH.

从而∠AHA1=90°,即直线AE与D1F所成的角为直角.

(2)证明

:由(1)知,AD⊥D1F,AE⊥D1F,

又AD∩AE=A,∴D1F⊥平面AED.

又∵D1F平面A1FD1,∴面AED⊥面A1FD1.

解法二:(1)解:如图所示建立空间坐标系,D为坐标原点.

设DC=a,依题意有

D(0,0,0),A(a,0,0),D1(0,0,a),F(0, ,0).

=(0, ,-a),E(a,a, ),=(0,a, ).

·=0+a·+(-a)·=0,

∴AE、D1F所成的角为90°.

(2)证明:

同证法一.


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