2019-05-22
因为在直三棱柱ABC-A₁B₁C₁中底面△ABC为等边三角形且AB=BB₁=2,
所以该三棱柱为各棱长均为2的直三棱柱,可知三个侧面为正方形,
由点E、F分别为BC、BB₁中点算得CE=BE=BF=B₁F=1,则EF=√2,A₁F=√5,
由点E为等边△ABC中BC的中点可知AE=√3,
在直三棱柱ABC-A₁B₁C₁中有AA₁⊥平面ABC,AE在平面ABC上,所以AA₁⊥AE,
则在直角△A₁AE中算得A₁E=√7,
因为在△A₁FE中EF=√2,A₁F=√5,A₁E=√7,满足勾股定理EF²+A₁F²=A₁E²,
所以△A₁FE为∠A₁FE=90°的直角三角形,即EF⊥A₁F。
【附第(2)题解析,因为较难判断过点E的垂直平面A₁CF的垂线位置,所以可使用体积法】
(2)、如图所示,连接AE、A₁E,取AC、A₁C中点G、H,连接BG、GH、FH。
因为在直三棱柱ABC-A₁B₁C₁中有平面ABC⊥平面BB₁C₁C,两平面相交于BC,
点E为等边△ABC中BC的中点,可知AE⊥BC,所以AE⊥平面BB₁C₁C,
则AE为三棱锥A₁-CEF的高,可算得三棱锥A₁-CEF的体积=△CEF面积×AE×1/3
=CE×BF÷2×AE×1/3=1×1÷2×(√3)×1/3=(√3)/6,
因为在均为正方形的三个侧面中算得A₁C=2√2,A₁F=CF=√5,
所以△A₁FC为等腰三角形,由点H为A₁C中点可知FH⊥A₁C,
因为点F、G、H分别为BB₁、AC、A₁C中点,所以AA₁平行且等于2GH平行且等于2BF,
即BF平行且等于GH,可知四边形BFHG为平行四边形,有AE=BG=FH=√3,
所以等腰△A₁FC的面积=A₁C×FH÷2=(2√2)×(√3)÷2=√6,
则由三棱锥A₁-CEF体积=△A₁FC面积×点E到平面A₁CF距离×1/3
=(√6)×点E到平面A₁CF距离×1/3=(√3)/6即可算得点E到平面A₁CF的距离为(√2)/4。