已知直三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC为等腰直角三角形,∠BAC=90°,且AB=AA1,D、E、F分别为B1A、
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解题思路:(I)证法1:根据直线与平面平行的判定定理可知,只要在平面ABC里面找到一条直线与DE平行即可,过DE构造平行四边形,使其与平面ABC相交,则可得DE与交线平行,所以进一步可得DE∥平面ABC;

证法2:根据直线与平面平行的判定定理可知,只要在平面ABC里面找到一条直线与DE平行即可,因为D、E均为中点,所以构造平行线的时候可以考虑一下构造“中位线”.

(II)证明直线与平面垂直,关键要找到两条相交直线与之都垂直.有时候题目中没有现成的直线与直线垂直,需要我们先通过直线与平面垂直去转化一下,如欲证B1F⊥AF,可以先证明AF⊥平面B1BCC1;利用勾股定理,易证明B1F⊥FE;

(III)过F做FM⊥AE于点M,连接B1M,说明∠B1MF为二面角B1-AE-F的平面角,然后求二面角B1-AE-F的余弦值.

证明:(I)方法1:设G是AB的中点,连接DG,

∵D为B1A的中点,

∴DG∥EC,且DG=[1/2]EC,

又∵E为C1C的中点,

∴四边形DECG是平行四边形,

∴DE∥GC,

又∵DE⊄平面ABC,GC⊂平面ABC,

∴DE∥平面ABC.

方法2:连接A1B、A1E,并延长A1E交AC的延长线于点P,连接BP.

由E为C1C的中点,A1C1∥CP,

可证A1E=EP,

∵D、E是A1B、A1P的中点,

∴DE∥BP,

又∵BP⊂平面ABC,DE⊄平面ABC,

∴DE∥平面ABC,

(II)∵△ABC为等腰直角三角形,F为BC的中点,

∴BC⊥AF,

又∵B1B⊥平面ABC,可证B1F⊥AF,

∵AB=AA1=2,

∴B1F=

6,EF=

3,B1E=3,

∴B1F2+EF2=B1E2

∴B1F⊥FE,

∵AF∩FE=F,

∴B1F⊥平面AEF

(III)过F做FM⊥AE于点M,连接B1M,

∵B1F⊥平面AEF,由三垂线定理可证B1M⊥AE,

∴∠B1MF为二面角B1-AE-F的平面角,

C1C⊥平面ABC,AF⊥FC,可证EF⊥AF,

在Rt△AEF中,可求FM=

10

5,

在Rt△B1FM中,∠B1FM=90°,

∴cos∠B1MF=

6

6,

∴二面角B1-AE-F的余弦值为

6

6.

点评:

本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定;直线与平面垂直的判定.

考点点评: 本题考查直线与平面平行的判定,二面角的求法,直线与平面的垂直的判定,考查逻辑思维能力 空间想象能力,是中档题.