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1.已知△ABC中,∠BCD=90°,BC=CD=1,AB⊥平面BCD,∠ADB=60°,E、F分別為AC,AD上的動(dòng)點(diǎn),且AE:AC=AF:AD=k,k∈(0,1).
(1)求證:不論k為何值,總有平面BEF⊥平面ABC;
(2)當(dāng)k為何值時(shí).平面BEF⊥平面ACD;
(3)在(2)的條件下三棱錐A-BEF的體積.

分析 (1)由已知中,∠BCD=90°,AB⊥平面BCD,我們易得到CD⊥平面ABC,又由E、F分別是AC、AD上的動(dòng)點(diǎn),且AE:AC=AF:AD=k,k∈(0,1).故EF∥CD即EF⊥平面ABC,再由面面垂直的判定定理,即可得到答案.
(2)由(1)知,BE⊥EF,又平面BEF⊥平面ACD,BE⊥平面ACD,BE⊥AC.故只須讓所求λ的值能證明BE⊥AC即可.在△ABC中求出k的值.
(3)由VA-BEF=VB-AEF,利用等體積法能求出三棱錐A-BEF的體積.

解答 (1)證明:∵AB⊥平面BCD,
∴AB⊥CD,
又在△BCD中,∠BCD=90°,
∴BC⊥CD,又AB∩BC=B,
∴CD⊥平面ABC,
又在△ACD中E、F分別是AC、AD上的動(dòng)點(diǎn),且AE:AC=AF:AD=k,k∈(0,1).
∴EF∥CD,
∴EF⊥平面ABC,又EF?平面BEF,
∴不論k為何值,總有平面BEF⊥平面ABC.
(2)解:由(1)知,BE⊥EF,又平面BEF⊥平面ACD,
∴BE⊥平面ACD,∴BE⊥AC.
∵BC=CD=1,∠BCD=90°,∠ADB=60°,
∴BD=2,AB=2tan60°=6,
∴AC=AB2+BC2=7,
由AB2=AE•AC,得AE=67,∴k=AEAC=67
故當(dāng)k=67時(shí),平面BEF⊥平面ACD.
(3)∵BE⊥AC,AB⊥AC,∴BE=ABBCAC=6×17=67,
∵AC⊥CD,EF∥CD,∴AE⊥EF,∴S△AEF=12×AE×EF=12×67×67=1877,
∴三棱錐A-BEF的體積VA-BEF=VB-AEF=13×67×1877=6649

點(diǎn)評(píng) 本題考查了面面垂直的判定,考查三棱錐的體積的求法,在證明面面垂直時(shí),其常用方法是在其中一個(gè)平面內(nèi)找兩條相交直線和另一平面內(nèi)的某一條直線垂直.

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