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如图所示,在三棱柱A1B1C1-ABC中,AA1⊥底面ABC,AC⊥BC.AC=...

如图所示,在三棱柱A1B1C1-ABC中,AA1⊥底面ABC,AC⊥BC.AC=BC=CC1=2.
(1)若点D、E、F分别为棱CC1、C1B1、CA的中点,求证:EF⊥平面A1BD;
(2)请根据下列要求设计切割和拼接方法:要求用平行于三棱柱A1B1C1-ABC的某一条侧棱的平面去截此三棱柱,切开后的两个几何体再拼接成一个长方体.简单地写出一种切割和拼接方法,
并写出拼接后的长方体的表面积(不必写出计算过程).

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(1)连接C1F,由已知中AA1⊥底面ABC,由线面垂直的性质得到AA1⊥AC,然后证得Rt△C1CF≌Rt△A1C1D,进而A1C1⊥B1C1,由线面垂直的性质定理证得B1C1⊥平面AA1CC1后,可得B1C1⊥A1D,进而可得EF⊂平面C1FE,即A1D⊥EF.同理可证BD⊥EF.最终再由线面垂直的判定定理得到EF⊥平面A1BD; (2)我们可以分别以C1B1、A1B1、AB、CB的中点E、G、M、N所确定的平面为截面,把三棱柱切开后的两个几何体再拼接成一个长方体;也可以分别以A1B1、AB的中点分别为M、N,以四点C1、M、N、C所确定的平面为截面,把三棱柱A1B1C1-ABC切开后的两个几何体再拼接成一个长方体.分别求出正方体的长宽高,即可求出其表面积. 证明:连接C1F,∵AA1⊥底面ABC,AC⊂平面ABC, ∴AA1⊥AC. ∵AC=CC1=2,D、F分别为棱CC1、CA的中点, ∴CF=DC1=1,A1C1=CC1=2. ∵∠C1CF=∠A1C1D=90°, ∴Rt△C1CF≌Rt△A1C1D. ∴∠CC1F=∠DA1C1. ∵∠DA1C1+∠A1DC1=90°, ∴∠DC1F+∠A1DC1=90°, ∴A1D⊥C1F. ∵AC⊥BC, ∴A1C1⊥B1C1, ∵B1C1⊥AA1,AA1∩A1C1=A1, ∴B1C1⊥平面AA1CC1. ∴B1C1⊥A1D. ∵B1C1∩C1F=C1, ∴A1D⊥平面C1FE. ∵EF⊂平面C1FE, ∴A1D⊥EF.同理可证BD⊥EF. ∵A1D∩BD=D, ∴EF⊥平面A1BD; (2)切割拼接方法一:如图甲所示,分别以C1B1、A1B1、AB、CB的中点E、G、M、N所确定的平面为截面, 把三棱柱切开后的两个几何体再拼接成一个长方体 (该长方体的一个底面为长方形C1EE′A1如图①所示,),此时所拼接成的长方体的表面积为16.             图甲                                       图① 切割拼接方法二:如图乙所示,设A1B1、AB的中点分别为M、N,以四点C1、M、N、C所确定的平面为截面, 把三棱柱A1B1C1-ABC切开后的两个几何体再拼接成一个长方体 (该长方体的一个底面为正方形C1MA1M′),此时所拼接成的长方体的表面积为4+8.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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