Question

如图，四棱柱ABCD-A₁B₁C₁D₁的底面ABCD是平行四边形，且AA₁⊥底面ABCD，AB=2，AA₁=BC=4，∠ABC=60°，点E为BC中点，点F为B₁C₁中点．
（Ⅰ） 求证：平面A₁ED⊥平面A₁AEF；
（Ⅱ）求点F到平面A₁ED的距离．

Answer

（Ⅰ）依题意，易证DE⊥AE，从而可证DE⊥平面A1AEF，由面面垂直的判断定理即可证得结论；
（Ⅱ）利用三棱锥的轮换体积公式=即可求得点F到平面A1ED的距离．
证明：（Ⅰ）依题意知，△ABE为等边三角形，所以AE=AB=2，
在等腰三角形ECD中，EC=CD=2，∠ECD=120°，
∴由余弦定理可知，DE=2；
在△AED中，AD=4，AE=2，DE=2，AD2=AE2+DE2，
∴DE⊥AE；
又AA1⊥底面ABCD，
∴AA1⊥DE，又AA1∩AE=A，
∴DE⊥平面A1AEF，DE⊂平面A1ED，
∴平面A1ED⊥平面A1AEF；
（Ⅱ）设点F到平面A1ED的距离为h，则=•h=×DE•A1E•h=××2×2•h；
又=•DE=×EF•A1F•DE=××4×2×2；
∵=，
∴××2×2•h=××4×2×2，
∴h==．