如图,在棱长为1的正方体ABCD-A 1 B 1 C 1 D 1 中,点E是棱BC的中点,点F是棱CD上的动点。 (1)

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  • (1)连结A 1B,则A 1B是D 1E在面ABB 1A内的射影

    ∵AB 1⊥A 1B,

    ∴D 1E⊥AB 1

    于是D 1E⊥平面AB 1F

    D 1E⊥AF

    连结DE,则DE是D 1E在底面ABCD内的射影

    ∴D 1E⊥AF

    DE⊥AF

    ∵ABCD是正方形,E是BC的中点

    ∴当且仅当F是CD的中点时,DE⊥AF,

    即当点F是CD的中点时,D 1E⊥平面AB 1F。

    (2)当D 1E⊥平面AB 1F时,由(1)知点F是CD的中点

    又已知点E是BC的中点,连结EF,则EF∥BD

    连结AC,设AC与EF交于点H,则CH⊥EF,连结C 1H,

    则CH是C 1H在底面ABCD内的射影

    C 1H⊥EF,即∠C 1HC是二面角C 1-EF-C的平面角

    在Rt△C 1CH中,∵C 1C=1,CH=

    AC=

    ∴tan∠C 1HC=

    ∴∠C 1HC=arctan

    ,从而∠AHC 1=

    故二面角C 1-EF-A的大小为