E.F是正方体AC1的棱AB和D1C1的中点,在正方体的十二条面对角线中,与截面A1ECF成60°的对角线数目

1个回答

  • 首先,把六个面分成三组,AA1D1D和BB1C1C对截面的关系是一样的,其他四个是一样的,

    以点D为原点,AD所在直线为X轴,DC所在直线为Y轴,DD1所在直线为Z轴,

    设正方体棱长为2;

    则A(2,0,0),D(0,0,0),B(2,2,0),C(0,2,0),E(2,1,0),

    F(0,1,2),A1(2,0,2),B1(2,2,2,),C1(0,2,2),D1(0,0,2);

    ∴EC=(-2,1,0),A1E=((0,1,2),AC=(-2,2,0),

    BD=(-2,-2,0),B 1C=(-2,0,-2),B1A=(0,-2,-2);A1B=(0,2,-2)

    因为要想面对角线截面A1ECF成60°角,需要直线与法向量的夹角为30度,即其余弦值为±32.

    设截面A1ECF的法向量为n=(x,y,z),

    由n•EC=0n•A1E=0⇒y−2z=0−2x+y=0⇒n=(1,2,1),且|n|=6,

    因为cos<n,AC>=n•AC|n|•|AC|=−2+2×28•6=36≠±32;

    cos<BD,n>=−2−2×28× 6=-32,

    cos<B1C,n>=−2−28•6≠±32;

    cos(B1A,n>=−2−2×28•6=-32;

    cos<A1B,n>=2×2−28×6≠±32;

    再看AA1D1D这个面里,

    AD1与EF平行,不是,

    所以,一共四条.

    (来自菁优网)