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在正方体ABCD-A1B1C1D1,上下底面对角线分别交于O,O1,E是CC1中点,求证A1O⊥在正方体ABCD-A1B1C1D1,上下底面对角线分别交于O,O1,E是CC1中点,求证A1O⊥平面BED
更新时间:2024-04-28 02:52:11
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问题描述:

在正方体ABCD-A1B1C1D1,上下底面对角线分别交于O,O1,E是CC1中点,求证A1O⊥

在正方体ABCD-A1B1C1D1,上下底面对角线分别交于O,O1,E是CC1中点,

求证A1O⊥平面BED

高卫华回答:
  几何法:   ∵BD⊥OA,A1A⊥面AC於A   ∴OA1⊥BD   在面AC1上观察,设棱长为2,则有AA1=2,OA=√2=OC,CE=1   易得Rt△AOA1∽Rt△CEO   ∴∠AOA1=∠CEO   ∵∠CEO+∠COE=90°,∴∠AOA1+∠COE=90°   ∴OA1⊥OE   ∵OE⊂面BED   ∴OA1⊥面BED   向量法1:   连接OO1,取其中点M,则CE→=OM→,且OC→=-OA→   ∴OE→=OC→+CE→=OM→-OA→   设棱长为2   OA1→*OE→   =OA1→*(OM→-OA→)   =OA1→*OM→-OA1→*OA→   =OA1*OM*cosA1OO1-OA1*OA*cosA1OA   =OA1*(1*OO1/OA1-√2*OA/OA1)   =OA1*(2√6-√2*√2/√6)   =0   ∴OA1⊥OE   ∵BD⊥OA,BD⊥AA1   ∴BD→*OA1→=BD→*(OA→+AA1→)   =BD→*OA→+BD→*AA1→   =0   ∴OA1⊥BD   ∵OE⊂面BED,∴OA1⊥面BED   向量法2:   以O为原点,AC,BD,OO1为坐标轴建系   设棱长为2,则BD→=(0,2√2,0),OE→=(√2,0,1)   ∵OE⊂面BED,且BD→,OE→相交於O   ∴BD→×OE→=(2√2,0,-4)=n→是面BED的法向量   ∵OA1→=(-√2,0,2)=-1/2*n→   ∴OA1→∥n→,即OA1→是面BED的法向量   ∴OA1⊥面BED
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