在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,BD1交平面ACB1于点E,求证:(1)BD1⊥平面ACB1;
(2)BE=
ED1.在线课程证明:(1)先证明BD1⊥AC.∵
=
+
+
,
=
+
,∴
•
=(
+
+
)•(
+
)=
•
+
•
=
•
-
•
=|
|2-|
|2=1-1=0.
∴BD1⊥AC.同理可证BD1⊥AB1,
于是BD1⊥平面ACB1.
(2)设底面正方形的对角线AC、BD交于点M,则
=
=
,即2
=
.对于空间任意一点O,设
=b,
=m,
=b1,
=d1,则上述等式可改写成2(m-b)=d1-b1或b1+2m=d1+2b.记
=
=e.此即表明,由e向量所对应的点E分线段B1M及D1B各成λ(λ=2)之比,
所以点E既在线段B1M(B1M?面ACB1)上又在线段D1B上,
所以点E是D1B与平面ACB1之交点,此交点E将D1B分成2与1之比,
即D1E:EB=2:1.∴BE=
ED1.分析:(1)利用向量的数量积
,
,从而证明BD1⊥平面ACB1;(2)设底面正方形的对角线AC、BD交于点M,推出2
=
.设
=b,
=m,
=b1,
=d1,求得点E分线段B1M及D1B各成λ(λ=2)之比,点E是D1B与平面ACB1之交点,此交点E将D1B分成2与1之比,即BE=
ED1.点评:本题考查直线与平面垂直的判定,棱柱的结构特征,考查转化思想,逻辑思维能力,是中档题.