作业帮 > 综合 > 作业

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D、E分别是BC和CC1的中点,已知AB=AC=AA1=4,∠BAC=90°.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/07/17 21:22:25
如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,D、E分别是BC和CC1的中点,已知AB=AC=AA1=4,∠BAC=90°.
(1)求证:B1D⊥平面AED;
(2)求二面角B1-AE-D的余弦值;
(3)求三棱锥A-B1DE的体积.
(1)证明:以A为原点,AB为x轴,AC为y轴,
AA1为z轴,建立空间直角坐标系,
由已知得B1(4,0,4),C(0,4,0),B(4,0,0),
D(2,2,0),A(0,0,0),E(0,4,2),

B1D=(-2,2,-4),

AE=(0,4,2),

AD=(2,2,0),
设平面AED的法向量

n=(x,y,z),


n•

AE=4y+2z=0

n•

AD=2x+2y=0,取x=1,得

n=(1,-1,2),


B1D∥

n,∴B1D⊥平面AED.
(2)

AB1=(4,0,4),
设平面B1AE的法向量

m=(a,b,c),

m•

AB1=4a+4c=0

m•

AE=4b+2c=0,取a=2,得

m=(2,1,-2),
又平面AED的法向量

n=(1,-1,2),
∴|cos<

n,

m>|=|
2−1−4


6|=

6
6,
∴二面角B1-AE-D的余弦值为

6
6.
(3)∵B1D⊥平面AED,
∴S△B1DE=
1
2B1D×DE=
1

16+4×
16+4=10,
A到平面B1DE的距离AD=
1
2
16+16=2
2,
∴三棱锥A-B1DE的体积:
V=
1
3×S△B1DE×AD=
1
3×10×2
2=
20
2
3.