如图所示,矩形ABCD中,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE

如图所示,矩形ABCD中,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE

(1)求证:AE∥平面BFD;
(2)求二面角D-BE-C的大小;
(3)求三棱锥C-BGF的体积.
nbx1984 1年前 已收到1个回答 举报

gfgho12338 幼苗

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解题思路:(1)根据G是AC的中点,连接FG,而BF⊥平面ACE,根据线面垂直的性质可知CE⊥BF,而BC=BE,从而F是EC的中点,根据中位线定理可知FG∥AE,而FG⊄平面BFD,AE⊂平面BFD,满足线面平行的判定定理,从而证得结论;
(2)根据BF⊥面ACE,由线面垂直的性质得BF⊥AE,且BC⊥面ABE,则AE⊥BE,从而DE⊥BE,又BC⊥BE,故BC,DE所成角为二面D-BE-C的平面角,在三角形ADE中求出此角即可;
(3)根据AE⊥BE,AE⊥BF,BE∩BF=B,满足线面垂直的判定定理可得AE⊥平面BCE,而AE∥FG则FG⊥平面BCF,从而FG为三棱锥G-BCF的高,然后求出三角形BCF的面积,根据三棱锥的体积公式解之即可.

(1)由题意可得G是AC的中点,连接FG
∵BF⊥平面ACE,CE⊂平面ACE,则CE⊥BF,而BC=BE,
∴F是EC的中点
在△AEC中,FG∥AE,而FG⊄平面BFD,AE⊂平面BFD
∴AE∥平面BFD
(2)由BF⊥面ACE得BF⊥AE,且BC⊥面ABE,
则AE⊥BE,∴DE⊥BE,又BC⊥BE,故BC,DE所成角为二面D-BE-C的平面角,
而AD,DE所成角为BC,DE的所成角,易得∠ADE=
π
4,
故二面角D-BE-C的大小为[π/4]
(3)∵AE∥平面BFD,∴AE∥FG,而AE⊥BE,AE⊥BF,BE∩BF=B
∴AE⊥平面BCE,即FG⊥平面BCF
则FG为三棱锥G-BCF的高,GF=1
在直角三角形BCE中,BF=[1/2]CE=CF=
2
∴S△BCF=[1/2]

2=1
∴VC-BGF=VG-BCF=[1/3]×S△BCF×FG=[1/3]
(注:用向量法参照给分)

点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定.

考点点评: 本题主要考查了直线与平面平行的判定,以及与二面角有关的立体几何综合题,同时考查了体积的计算和转化的思想,属于中档题.

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