如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE.(1)求证:AE⊥BE;(2)求三棱锥D-AEC的体积;(3)设M在线段AB上,且满足AM=2MB,试在线段CE上确定一点N,使得MN∥平面DAE.

问题描述:

如图,四边形ABCD为矩形,AD⊥平面ABE,AE=EB=BC=2,F为CE上的点,且BF⊥平面ACE.

(1)求证:AE⊥BE;
(2)求三棱锥D-AEC的体积;
(3)设M在线段AB上,且满足AM=2MB,试在线段CE上确定一点N,使得MN∥平面DAE.

(1)证明:∵AD⊥平面ABE,AD∥BC
∴BC⊥平面ABE,则AE⊥BC
又∵BF⊥平面ACE,∴AE⊥BF
∵BC∩BF=B,
∴AE⊥平面BCE,且BE⊂平面BCE,∴AE⊥BE
(2)过E点作EH⊥AB,∵AD⊥平面ABE,∴AD⊥EH,
∴EH⊥平面ABCD,
∵AE=EB=2,∴AB=2

2
,EH=
2

VD−AECVE−ADC
1
3
×2
2
×
2
4
3

(3)在△ABE中过M点作MG∥AE交BE于G点,在△BEC中过G点作GN∥BC交EC于N点,连MN,
∵AM=2MB,∴CN=
1
3
CE

∵MG∥AE,MG⊄平面ADE,AE⊂平面ADE,∴MG∥平面ADE
同理可证,GN∥平面ADE,
∵MG∩GN=G,∴平面MGN∥平面ADE
又∵MN⊂平面MGN,∴MN∥平面ADE,
∴N点为线段CE上靠近C点的一个三等分点
答案解析:(1)由AD∥BC和AD⊥平面ABE证明AE⊥BC,再由BF⊥平面ACE得AE⊥BF,根据线面垂直的判定定理证出AE⊥平面BCE,即证出AE⊥BE;
(2)由题意知AD⊥平面ABE,则过E点作EH⊥AB,得到EH⊥平面ABCD,再根据条件求出EH和AB,利用换低求出三棱锥的体积;
(3)根据条件分别在△ABE中过M点作MG∥AE和△BEC中过G点作GN∥BC,根据线面平行的判定证出MG∥平面ADE和GN∥平面ADE,由面面平行的判定证出平面MGN∥平面ADE,则得到N点在线段CE上的位置.
考试点:空间中直线与直线之间的位置关系;棱柱、棱锥、棱台的体积;直线与平面平行的判定.

知识点:本题是关于线线、线面和面面垂直与平行的综合题,利用垂直与平行的判定(性质)定理,实现线线、线面和面面的相互转化,注意利用的定理;并且求三棱锥的体积时常用换低来求解,考查了推理论证和逻辑思维能力.