Question

[理]如圖，在正方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，E是棱A₁D₁的中點(diǎn)，H為平面EDB內(nèi)一點(diǎn)，

HC1

={2m，-2m，-m}(m＜0)
（1）證明HC₁⊥平面EDB；
（2）求BC₁與平面EDB所成的角；
（3）若正方體的棱長為a，求三棱錐A-EDB的體積．
[文]若數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式an=

1

(n+1)2

(n∈N+)，記f（n）=（1-a₁）（1-a₂）…（1-a_n）．
（1）計(jì)算f（1），f（2），f（3）的值；
（2）由（1）推測f（n）的表達(dá)式；
（3）證明（2）中你的結(jié)論．

Answer 1

分析：[理]（1）由向量的數(shù)量積可得

HC1

•

DE

=0 ，

HC1

•

DB

=0，可得HC₁⊥DE，HC₁⊥DB，即由線線垂直得到線面垂直．
（2）由題意得面EDB的垂線是BC₁，即平面的法向量

BC1

={ -a ，0 ， a }，進(jìn)而求

BC1

與

HC1

所成的角θ即可．
（3）由于三棱錐A-EDB的體積不易求出，把三棱錐換一個(gè)頂點(diǎn)求三棱錐E-ABD的體積，高是AA₁，底面為S_△ABD
[文]（1）將1，2，3分別代入數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式an=

1

(n+1)2

(n∈N+)計(jì)算f（1），f（2），f（3）的值即可．
（2）f(1)=1-a1=

3

4

f（2）=

2

3

，f（3）=

5

8

，f（4）=

3

5

，可以發(fā)現(xiàn)n與函數(shù)f（n）的關(guān)系f（n）的表示式．
（3）防寫出所求的式子的類似的式子，把所寫出的式子相乘，化簡整理得到所寫出的結(jié)果，結(jié)論正確．

解答：[理]解：（1）設(shè)正方體的棱長為a，
則

DE

={

a

2

 ， 0 ， a }，

DB

={ a ， a ， 0 }，
∵

HC1

•

DE

=0 ， 

HC1

•

DB

=0，
∴

HC1

⊥

DE

 ， 

HC1

⊥

DB

，又DE∩DB=D，
∴HC₁⊥平面EDB．
（2）

BC1

={ -a ，0 ， a }，
設(shè)

BC1

與

HC1

所成的角為θ，
cosθ=

BC1 • HC1

| BC1 |•| HC1 |

=

2ma+ma

2 a•3m

=

2

2

∴θ=45°．
由（1）知HC₁⊥平面EDB，
∴∠C₁BH為BC₁與平面EDB所成的角．
∠C₁BH=90°-45°=45°．
（3）VA-EDB=VE-ABD=

1

3

•

1

2

a2•a=

1

6

a3
[文]解：（1）a₁=

1

4

，a₂=

1

9

，a₃=

1

16

，a₄=

1

25

，f(1)=1-a1=

3

4

f（2）=（1-a₁）（1-a₂）=

2

3

，
f（3）=（1-a₁）（1-a₂）（1-a₃）=

5

8

，f（4）=（1-a₁）（1-a₂）（1-a₃）（1-a₄）=

3

5

，
（2）故猜想f（n）=

n+2

2(n+1)

(n∈N*)
（3）證明：1-an=1-

1

(n+1)2

=

n2+2n

(n+1)2

=

n+2

n+1

•

n

n+1

1-an-1=

n+1

n

•

n-1

n

1-an-2=

n

n-1

•

n-2

n-1

1-an-3=

n-1

n-2

•

n-3

n-2

…1-a3=

5

4

•

3

4

1-a2=

4

3

•

2

3

1-a1=

3

2

•

1

2

將上述n個(gè)因式相乘得：(1-a1)(1-a2)(1-an)=

n+2

n+1

•

1

2

=

n+2

2(n+1)

即f（n）=

n+2

2(n+1)

(n∈N*)

點(diǎn)評：本題是兩個(gè)題目，一個(gè)適合文科做，一個(gè)適合理科做，第一個(gè)題目解題的關(guān)鍵是建立坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系里解決立體幾何題目，第二個(gè)題目是猜測證明的一個(gè)過程，注意根據(jù)所給的幾項(xiàng)的值寫出數(shù)列的通項(xiàng)，并且加以證明．