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如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E是棱DD1上的动点,F,G分别是BD,BB1的中点.

来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/07/17 10:23:58
如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E是棱DD1上的动点,F,G分别是BD,BB1的中点.
(1)求证:EF⊥CF.
(2)当点E是棱DD1上的中点时,求异面直线EF与CG所成角的余弦值.
(3)当二面角E-CF-D达到最大时,求其余弦值.
如图,在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,点E是棱DD1上的动点,F,G分别是BD,BB1的中点.
(1)证明:∵F为BD的中点,∴CF⊥BD…(1分)
又∵DD1⊥面ABCD,∴DD1⊥CF…(2分)
∵DD1∩BD=D,
∴CF⊥面BB1D1D…(3分)
∵EF⊂面BB1D1D,∴CF⊥EF…(4分);
(2)连接A1E,AF.
当点E是棱DD1上的中点时,因为G为BB1的中点,由正方体的性质知A1E∥CG,
故∠A1EF或其补角为异面直线EF与CG所成角.…(5分)
在Rt△DEF中,EF=
(
1
2)2+(

2
2)2=

3
4=

3
2…(6分)
在Rt△A1D1E中,A1E=
1+(
1
2)2=

5
2…(7分)
在Rt△A1AF中,A1F=