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已知在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是D1D、BD的中点,G在棱CD上,且CG=14CD.

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/06/05 03:35:06
已知在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是D1D、BD的中点,G在棱CD上,且CG=
1
4
CD
已知在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是D1D、BD的中点,G在棱CD上,且CG=14CD.
解法一:
(Ⅰ)连接D1B、BC1
∵E、F是D1D、BD的中点,
∴EF∥D1B,且EF=
1
2D1B
又∵D1C1⊥平面BC1
∴D1B在平面BC1上的射影为BC1
∵BC1⊥B1C
∴由三垂线定理知B1C⊥D1B
∴EF⊥B1C
(Ⅱ)取DC的中点M,连接FM,则FM⊥DC.过M做MN⊥EG于N点,连接FN
∴由三垂线定理可证FN⊥EG
∴∠MNF的邻补角为二面角F-EG-C1的平面角
设正方体的棱长为4,则FM=2
在Rt△EDG中,△EDG~△MNG,
∴MN=
MG•ED
EG=
1×2

13=
2
13
13. 
在Rt△FMN中,∠MNF=90°
∴tan∠MNF=
FM
MN=
13
∴∠MNF=arctan
13
∴二面角F-EG-C1的大小为π−arctan
13
解法2:建立如图直角坐标系,令AB=4,则D(0,0,0),A(4,0,0),B(4,4,0),C(0,4,0),D1(0,0,4),C1(0,4,4),E(0,0,2),F(2,2,0),G(0,3,0),B1(4,4,4).          
(1)∵

EF=(2,2,−2),