Question

如图，在直四棱柱ABCD－A₁B₁C₁D₁中，底面ABCD是梯形BC∥AD，∠DAB＝90°，AB＝BB₁＝4，BC＝3，AD＝5，AE＝3，F、G分别为CD、C₁D₁的中点．

   （1）求证：EF⊥平面BB₁G；

   （2）求二面角E－BB₁－G的大小．

 

 

 

 

 

Answer 1

【答案】

（1）略

（2）

【解析】（1）

连接FG　∵F、G分别为CD、C₁D₁的中点，

       ∴FGCC₁　从而FGBB₁

∴B、B₁、F、G四点共面．

连接BF并延长与AD的延长线交于点H．[来源:Z+xx+k.Com]

∵F为CD的中点，且BC∥A                    D．

∴△HFD△BFC　∴DH＝BC＝3

∴EH＝DE+DH＝5．　又∵BE＝5，且F为BH的中点．

∴EF⊥BF，又∵BB₁⊥平面ABCD，且EF平面ABCD内．

∴BB₁⊥EF　∴EF⊥平面BB₁GF．　　从而EF⊥平面BB₁G．

（2）二面角E－BB₁－G的大小等于二面角F－BB₁－E的大小

∵EF⊥平面FBB₁　且EB⊥BB₁　FB⊥BB₁

即∠EBF为二面角F­－BB₁－E的平面角

在△EFB中，EB＝5，EF＝．　∴

∴∠EBF＝　∴二面角E－BB₁－G的大小为

解法2：以A为坐标原点，AB为x轴，AA₁为y轴，AD为Z轴建立空间直角坐标系，

则E（0，0，3）、F（2，0，4）、G（2，4，4）、B（4，0，0）、B₁（4，4，0）

（1）、、

∵，

∴EF⊥BB₁，EF⊥B₁G　∴EF⊥平面BB₁G

（2）∵EF⊥平面BB₁G　∴为平面BB₁G的一个法向量

设平面EBB₁的一个法向量为

　

则　解得，取

∴

∴二面角E－BB₁－G的大小为