(14分)(2016•江苏)如图,在直三棱柱 A B C…——2016 高考数学第 16 题答案解析

2016_江苏 Paper

2016 Jiangsu Question 16 Free-response Differentiating
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16.(14分)(2016•江苏)如图,在直三棱柱 $\mathrm { A B C } - \mathrm { A _ { 1 } B _ { 1 } C _ { 1 } }$ 中,D,E分别为AB,BC的中点,点F在侧棱 $\mathrm { B _ { 1 } B _ { \cdot } }$ 上,且 $\mathrm { B _ { 1 } D \bot A _ { 1 } F , ~ \ A _ { 1 } C _ { 1 } \bot A _ { 1 } B _ { 1 } }$ .求证:

(1)直线DE∥平面 $\mathrm { A } _ { 1 } \mathrm { C } _ { 1 } \mathrm { F }$

(2)平面 $\mathrm { B _ { 1 } D E \perp }$ 平面 $\mathrm { A } _ { 1 } \mathrm { C } _ { 1 } \mathrm { F }$

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(1)在 $\triangle ABC$ 中,因为 $D, E$ 分别为 $AB, BC$ 的中点,所以 $DE$ 为 $\triangle ABC$ 的中位线,故 $DE \parallel AC$。
在直三棱柱 $ABC-A_1B_1C_1$ 中,侧棱平行且底面全等,所以 $AC \parallel A_1C_1$。
由平行线的传递性可知 $DE \parallel A_1C_1$。
又因为 $A_1C_1 \subset$ 平面 $A_1C_1F$,且 $DE \not\subset$ 平面 $A_1C_1F$,
所以直线 $DE \parallel$ 平面 $A_1C_1F$。

(2)因为三棱柱 $ABC-A_1B_1C_1$ 是直三棱柱,所以侧棱 $AA_1 \perp$ 平面 $A_1B_1C_1$。
因为 $A_1C_1 \subset$ 平面 $A_1B_1C_1$,所以 $AA_1 \perp A_1C_1$。
又已知 $A_1C_1 \perp A_1B_1$,且 $AA_1 \cap A_1B_1 = A_1$,$AA_1, A_1B_1 \subset$ 平面 $AA_1B_1B$,
所以 $A_1C_1 \perp$ 平面 $AA_1B_1B$。
由(1)知 $DE \parallel A_1C_1$,所以 $DE \perp$ 平面 $AA_1B_1B$。
因为 $A_1F \subset$ 平面 $AA_1B_1B$,所以 $DE \perp A_1F$。
又已知 $B_1D \perp A_1F$,且 $DE \cap B_1D = D$,$DE, B_1D \subset$ 平面 $B_1DE$,
所以 $A_1F \perp$ 平面 $B_1DE$。
因为 $A_1F \subset$ 平面 $A_1C_1F$,
所以平面 $B_1DE \perp$ 平面 $A_1C_1F$。

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