Question

如图，在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中，底面四边形ABCD是直角梯形，其中AB⊥AD，AB=BC=1且AD=2AA1=2．（1）求

如图，在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中，底面四边形ABCD是直角梯形，其中AB⊥AD，AB=BC=1且AD=2AA1=2．（1）求证：直线C1D⊥平面ACD1；（2）试求三棱锥A1-ACD1的体积．

Answer 1

（1）证明：在梯形ABCD内过C点作CE⊥AD交AD于点E，
则由底面四边形ABCD是直角梯形，AB⊥AD，AB=BC=1，
以及AD＝

2

AA1＝2可得：CE=1，且AC＝CD＝

2

＝AA1＝CC1，AC⊥CD．
又由题意知CC₁⊥面ABCD，从而AC⊥CC₁，而CC₁∩CD=C，
故AC⊥C₁D．
因CD=CC₁，及已知可得CDD₁C₁是正方形，从而C₁D⊥CD₁．
因C₁D⊥CD₁，C₁D⊥AC，且AC∩CD₁=C，
所以C₁D⊥面ACD₁．（6分）
（2）因三棱锥A₁-ACD₁与三棱锥C-AA₁D₁是相同的，故只需求三棱锥C-AA₁D₁的体积即可，而CE⊥AD，
且由AA₁⊥面ABCD可得CE⊥AA₁，又因为AD∩AA₁=A，
所以有CE⊥平面ADD₁A₁，即CE为三棱锥C-AA₁D₁的高．
故VC?AA1D1＝

1

3

×

1

2

?AA1?A1D1?CE＝

1

3

×

1

2

×

2

×2×1＝

2

3

．（12分）