Question

18．在三棱ABC-A′B′C′中，側棱AA′⊥底面ABC，AC⊥AB，AB=2，AC=AA′=3，
（Ⅰ）若F為線段B′C上一點，且$\frac{CF}{FB′}$=$\frac{9}{4}$，求證：BC⊥平面AA′F；
（Ⅱ）若E，F(xiàn)分別是線段BB′，B′C的中點，設平面A′EF將三棱柱分割成左右兩部分，記它們的體積分別為V₁和V₂，求V₁．

Answer 1

分析 （I）過A作AM⊥BC，垂足為M，連結MF，通過計算CM，BM可得$\frac{CM}{BM}=\frac{9}{4}$，于是MF∥BB′∥AA′，于是AM?平面AA′F，再利用側棱AA′⊥底面ABC得出BC⊥AA′即可得出結論；
（II）作出截面A′EF左右兩側的幾何體，則右側為四棱錐，且底面為矩形，高與AM相等，利用三棱柱的體積減去V₂即為V₁．

解答 解：（I）過A作AM⊥BC，垂足為M，連結MF
∵AA′⊥平面ABC，BC?平面ABC，
∴AA′⊥BC，
∵AB⊥AC，AB=2，AC=3，
∴BC=$\sqrt{A{B}^{2}+A{C}^{2}}$=$\sqrt{13}$，AM=$\frac{AB•AC}{BC}$=$\frac{6}{\sqrt{13}}$．
∴CM=$\sqrt{A{C}^{2}-A{M}^{2}}$=$\frac{9}{\sqrt{13}}$，BM=BC-CM=$\frac{4}{\sqrt{13}}$．
∴$\frac{CM}{BM}=\frac{CF}{BF}=\frac{9}{4}$．
∴MF∥BB′∥AA′，
∴AM?平面AA′F．
又AA′?平面AA′F，AM∩AA′=A，
∴BC⊥平面AA′F．
（II）取CC′中點N，連結EN，AN，AE，
∵AA′⊥平面ABC，AA′∥BB′，
∴BB′⊥平面ABC，
∵BC?平面ABC，AM?平面ABC，
∴BB′⊥AM，BB′⊥BC，
又AM⊥BC，BC?平面BB′C′C，BB′?平面BB′C′C，BC∩BB′=B，
AM⊥平面BB′C′C，
∴V₂=V_{A′-B′C′NE}=$\frac{1}{3}{S}_{矩形B′C′NE}•AM$=$\frac{1}{3}×\frac{3}{2}×\sqrt{13}×\frac{6}{\sqrt{13}}$=3．
又V_{ABC-A′B′C′}=S_△ABC•AA′=$\frac{1}{2}×2×3×3$=9，
∴V₁=V_{ABC-A′B′C′}-V₂=6．

點評 本題考查了線面垂直的判定，棱錐的體積計算，屬于中檔題．