Question

20．如圖，在六面體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，平面ABCD∥平面A₁B₁C₁D₁，DD₁∥平面A₁B₁BA，DD₁∥平面B₁BCC₁．
（1）證明：DD₁∥BB₁；
（2）已知六面體ABCD-A₁B₁C₁D₁的棱長均為2，且BB₁⊥平面ABCD，∠BAD=60°，M，N分別為棱A₁B₁，B₁C₁的中點，求四面體D-MNB的體積．

Answer 1

分析 （1）利用線面平行的性質(zhì)可證DD₁∥AA₁，DD₁∥CC₁，于是可得AA₁∥平面BCC₁B₁，再利用線面平行的性質(zhì)得出AA₁∥BB₁，從而由平行公理可得出DD₁∥BB₁；
（2）連接AC，BD交點為O，取OB的中點E，設D₁B₁交MN于F，連接EF，則可證DB⊥平面MNE，于是V_D-MNB=V_D-MNE+V_B-MNE=$\frac{1}{3}$S_△MNE•DE+$\frac{1}{3}$S_△MNE•BE=$\frac{1}{3}$S_△MNE•DB．

解答 證明：（1）∵DD₁∥平面A₁B₁BA，DD₁?平面DD₁A₁A，平面DD₁A₁A∩平面A₁B₁BA=AA₁，
∴DD₁∥AA₁．
同理可得DD₁∥CC₁，
∴AA₁∥CC₁，又AA₁?平面BCC₁B₁，CC₁?平面BCC₁B₁，
∴AA₁∥平面BCC₁B₁，
又AA₁?平面ABB₁A₁，平面ABB₁A₁∩平面BCC₁B₁=BB₁，
∴AA₁∥BB₁，
又DD₁∥AA₁．
∴DD₁∥BB₁．
（2）連接AC，BD交點為O，取OB的中點E，設D₁B₁交MN于F，連接EF，
∵M，N分別是棱A₁B₁，B₁C₁的中點，
∴B₁F$\stackrel{∥}{=}$BE，
∴BB₁∥EF，又BB₁⊥平面ABCD，
∴EF⊥平面ABCD，∴EF⊥D₁B₁，
∵四邊形A₁B₁C₁D₁是菱形，∴D₁B₁⊥A₁C₁，
∴D₁B₁⊥平面MNE，∴DB⊥平面MNE．
∵六面體ABCD-A₁B₁C₁D₁的棱長均為2，BB₁⊥平面ABCD，∠BAD=60°，
∴MN=$\frac{1}{2}$AC=$\sqrt{3}$，EF=2，BD=2，
∴V_D-MNB=V_D-MNE+V_B-MNE=$\frac{1}{3}$S_△MNE•DE+$\frac{1}{3}$S_△MNE•BE=$\frac{1}{3}$S_△MNE•DB=$\frac{1}{3}×$$\frac{1}{2}$×$\sqrt{3}×2$×2=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$．

點評 本題考查了線面平行的性質(zhì)，線面垂直的判定，棱錐的體積計算，屬于中檔題．