Question

一多面體的三視圖和直觀圖如圖所示，它的正視圖為直角三角形，側(cè)視圖為矩形，俯視圖為直角梯形（尺寸如圖所示）直觀圖中的平面BEFC水平放置．
（1）求證：AE∥平面DCF；
（2）當(dāng)時，求該多面體的體積．

Answer 1

【答案】分析：（1）證法1（線面平行的判定定理法）：過點(diǎn)E作EG⊥CF于G，連結(jié)DG，可證得四邊形ADGE為平行四邊形，進(jìn)而AE∥DG，結(jié)合線面平行的判定定理得到答案．
（1）證法2：（面面平行的性質(zhì)法）：由四邊形BEFC為梯形，可得BE∥CF，結(jié)合線面平行的判定定理可得BE∥平面DCF，同理由AB∥DC，可證AB∥平面DCF，由面面平行的判定定理得到平面ABE∥平面DCF，進(jìn)而由面面平行的性質(zhì)得到答案．
（2）由三視圖知AB⊥平面BEFC，AD⊥平面DCF，所以AB、AD分別為四棱錐A-BEFC和三棱錐A-DCF的高，代入棱錐體積公式可得答案．
解答：證明：（1）證法1（線面平行的判定定理法）：
過點(diǎn)E作EG⊥CF于G，連結(jié)DG
由題設(shè)條件可得四邊形BCGE為矩形，又ABCD為矩形，
所以AD∥EG，且AD=EG．
從而四邊形ADGE為平行四邊形，故AE∥DG…（4分）
又因?yàn)锳E?平面DCF，DG?平面DCF，
所以AE∥平面DCF．…（6分）
證法2：（面面平行的性質(zhì)法）
因?yàn)樗倪呅蜝EFC為梯形，所以BE∥CF．
又因?yàn)锽E?平面DCF，CF?平面DCF，
所以BE∥平面DCF．…（2分）
因?yàn)樗倪呅蜛BCD為矩形，所以AB∥DC．同理可證AB∥平面DCF．
又因?yàn)锽E和AB是平面ABE內(nèi)的兩相交直線，
所以平面ABE∥平面DCF．…（4分）
又因?yàn)锳E?平面ABE，所以AE∥平面DCF…（6分）
（2）由三視圖知AB⊥平面BEFC，AD⊥平面DCF，所以AB、AD分別為四棱錐A-BEFC和三棱錐A-DCF的高．…（7分）
在Rt△EGF中，因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzsx/web/STSource/20131025124533127157990/SYS201310251245331271579018_DA/0.png">，
所以∠GFE=60°，且GF=1
又因?yàn)椤螩EF=90°
故CF===4
從而BE=CG=3．…（9分）
多面體的體積V=V四棱錐_A-BEFC+V_{三棱錐A-DCF}．（12分）
點(diǎn)評：本題考查的知識點(diǎn)是直線與平面平行的判定，由三視圖還原實(shí)物圖，棱錐的體積，其中（1）的關(guān)鍵是熟練掌握線面平行證明的方法和步驟，（2）的關(guān)鍵是分析出AB、AD分別為四棱錐A-BEFC和三棱錐A-DCF的高，將復(fù)雜幾何體體積的運(yùn)算轉(zhuǎn)化為棱錐體積運(yùn)算．