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  如图,已知正方体的棱长为2,点E是正方形的中心,点F.G分别是棱,的中点.设点,分别是点E,G在平面内的正投影.(1)证明:直线⊥平面;(2)求异面直线与EA所成角的正弦值.(3)求四面体FG

  如图,已知正方体的棱长为2,点E是正方形的中心,点F.G分别是棱,的中点.设点,分别是点E,G在平面内的正投影.

  (1)证明:直线⊥平面;

  (2)求异面直线与EA所成角的正弦值.

  (3)求四面体FGAE的体积.

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1回答
2020-06-13 11:18
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胡竹平

  【分析】(1)以D为坐标原点,DA.DC.DD1所在直线,分别作x轴,Y轴,Z轴,分别出各顶点的坐标,及直线FG1的方向向量和平面FEE1的法向量,然后判断两个向量是否共线,即可得到直线FG1⊥平面FEE1是否成立;

  (2)分别求出异面直线E1G1与EA的方向向量,然后代入向量夹角公式,即可得到异面直线E1G1与EA所成角的正弦值.

  (3)根据棱锥的几何特征及已知条件,我们可以得到VE-AGF=VE-A1GF=VM-A1GF=VM-A1GF,求出四面体的底面积和高,代入棱锥体积公式,即可得到答案.

  (1)证明:以D为坐标原点,DA.DC.DD1所在直线

  为x轴,Y轴,Z轴,建立空间直角坐标系,如图:

  则E1(0,2,1),G1(0,0,1),又G(2,0,1),F(0,1,2),E(1,2,1),

  ∴=(0,-1,-1),=(1,1,-1),=(0,1,-1),┉┉(2分)

  ∴•=0+(-1)+1=0,•=0+(-1)+1=0,

  即FG1⊥FE,FG1⊥FE1.

  又∵FE1∩FE=F,

  ∴直线FG1⊥平面FEE1.(4分)

  (2)由题得:=(0,-2,0),=(1,-2,-1),┉┉(5分)

  则==.┉┉(7分)

  设异面直线E1G1与EA所成角为θ,则sinθ==.┉┉(8分)

  (3)∵A、G、A1、F四点共面,且G是AA1的中点,

  ∴VE-AGF=VE-A1GF.┉┉(10分)

  取B1C1的中点为M,

  ∴EM∥A1G,则EM∥平面A1GF,

  ∴VE-AGF=VE-A1GF=VM-A1GF=VG-A1MF==.┉┉(14分)

  【点评】本题考查的知识点是直线与平面垂直的判定,棱锥的体积,异面直线豚其所成的角,建立空间坐标系,将线面关系的判定,及线面夹角问题转化为向量夹角问题是解答本题的关键.

2020-06-13 11:20:08

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