正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是棱AA1,BB1的中点.(1)求证:平面A1BC1∥平面ACD1;(2)求异面直线A1F与D1E所成的角的余弦值.-高二数学

题目简介

正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是棱AA1,BB1的中点.(1)求证:平面A1BC1∥平面ACD1;(2)求异面直线A1F与D1E所成的角的余弦值.-高二数学

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正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是棱AA1,BB1的中点.
(1)求证:平面A1BC1平面ACD1
(2)求异面直线A1F与D1E所成的角的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

证明:(1)如图,
连结AC,AD1,CD1,A1C1,A1B,C1B.
∵ABCD-A1B1C1D1是正方体,∴AA1CC1,AA1=CC1,
∴四边形AA1C1C为平行四边形,∴A1C1AC.
A1C1⊄平面ACD1,AC⊂平面ACD1,∴A1C1平面ACD1;
∵A1D1BC,A1D1=BC,∴四边形A1BCD1为平行四边形,∴A1BCD1.
A1B⊄平面ACD1,CD1⊂平面ACD1,∴A1B⊄平面ACD1,
又A1B∩A1C1=A1,
∴平面A1BC1平面ACD1;
(2)连结C1F,∵E,F分别是棱AA1,BB1的中点,∴EFC1D1,EF=C1D1
∴EFC1D1是平行四边形,∴D1FC1E.
设正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,解直角三角形求得A1C1=2
2
A1F=C1F=
5

在△A1C1F中,由余弦定理得cos∠A1FC1=
A1F2+C1F2-A1C12
2A1F•C1F
=
(
5
)2+(
5
)2-(2
2
)2
5
×
5
=class="stub"1
5

∴异面直线A1F与D1E所成的角的余弦值是class="stub"1
5

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