如圖,已知正方體ABCD-A1B1C1D1的棱長為2,點E是正方形BCC1B1的中心,點F,G分別是棱C1D1,AA1的中點.設(shè)點E1,G1分別是點E,G在平面DCC1D1內(nèi)的正投影.
(1)求以E為頂點,以四邊形FGAE在平面DCC1D1內(nèi)的正投影為底面邊界的棱錐的體積;
(2)證明:直線FG1⊥平面FEE1;
(3)求異面直線E1G1與EA所成角的正弦值.

【答案】分析:(1)依題作點E、G在平面DCC1D1內(nèi)的正投影E1、G1,則E1、G1分別為CC1、DD1的中點,四邊形FGAE在平面DCC1D1內(nèi)的正投影為底面邊界即為四邊形DE1FG1,面積為,由題意可證EE1為該棱錐的高,代入體積公式可求;
(2)以D為坐標(biāo)原點,DA、DC、DD1所在直線分別作x軸,y軸,z軸;要證直線FG1⊥平面FEE1?FG1⊥FE,F(xiàn)G1⊥FE1?,利用空間向量的數(shù)量積可證;
(3)異面直線E1G1與EA所成角?所成的角,利用公式可求;
解答:解:(1)依題作點E、G在平面DCC1D1內(nèi)的正投影E1、G1,
則E1、G1分別為CC1、DD1的中點,
連接EE1、EG1、ED、DE1,
則所求為四棱錐E-DE1FG1的體積,
其底面DE1FG1面積為=,(3分)
又EE1⊥面DE1FG1,EE1=1,
.(6分)
(2)以D為坐標(biāo)原點,DA、DC、DD1所在直線分別作x軸,y軸,z軸,
得E1(0,2,1)、G1(0,0,1),又G(2,0,1),F(xiàn)(0,1,2),E(1,2,1),
,,,
,,
即FG1⊥FE,F(xiàn)G1⊥FE1,
又FE1∩FE=F,∴FG1⊥平面FEE1.(10分)
(3),
,
設(shè)異面直線E1G1與EA所成角為θ,則.(14分)
點評:本題主要考查了直線與平面垂直的判定定理,利用空間向量的方法把求異面直線所成的角轉(zhuǎn)化為向量所成的角,錐體的體積的求解,關(guān)鍵是確定該棱錐的高及底面.
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