精英家教网 > 高中数学 > 题目详情

 

如图,直三棱柱A1B1C1-ABC中,C1C=CB=CA=2,AC⊥CB.D、E分别为棱C1C、B1C1的中点.

(Ⅰ)求A1B与平面A1C1CA所成角的大小;

(Ⅱ)求二面角B-A1D-A的大小;

(Ⅲ)试在线段AC上确定一点F,使得EF⊥平面A1BD.

 

 

 

 

 

 

【答案】

 解:(Ⅰ)连接A1C.∵A1B1C1-ABC为直三棱柱,∴CC1⊥底面ABC,∴CC1⊥BC.

    ∵AC⊥CB,∴BC⊥平面A1C1CA.

    ∴为与平面A1C1CA所成角,.

∴与平面A1C1CA所成角为.

(Ⅱ)分别延长AC,A1D交于G. 过C作CM⊥A1G 于M,连结BM,

    ∵BC⊥平面ACC­1A1,∴CM为BM在平面A1C1CA内的射影,

    ∴BM⊥A1G,∴∠CMB为二面角B—A1D—A的平面角,

    平面A1C1CA中,C1C=CA=2,D为C1C的中点,

∴CG=2,DC=1 在直角三角形CDG中,,.

    即二面角B—A1D—A的大小为.

(Ⅲ)取线段AC的中点F,则EF⊥平面A1BD.

证明如下:

∵A1B1C1—ABC为直三棱柱,∴B1C1//BC,

∵由(Ⅰ)BC⊥平面A1C1CA,∴B1C1⊥平面A1C1CA,

 ∵EF在平面A1C1CA内的射影为C1F,当F为AC的中点时,

C1F⊥A1D,∴EF⊥A1D.

同理可证EF⊥BD,∴EF⊥平面A1BD.

解法二:

(Ⅰ)同解法一

(Ⅱ)∵A1B1C1—ABC为直三棱柱,C1C=CB=CA=2,

AC⊥CB,D、E分别为C1C、B1C1的中点.

建立如图所示的坐标系得:

C(0,0,0),B(2,0,0),A(0,2,0),

C1(0,0,2), B1(2,0,2), A­1(0,2,2),

D(0,0,1), E(1,0,2).

 ,设平面A1BD的法向量为,

  .

平面ACC1A1­的法向量为=(1,0,0),.

即二面角B—A1D—A的大小为.

 

 

 

(Ⅲ)F为AC上的点,故可设其坐标为(0,,0),∴.

由(Ⅱ)知是平面A1BD的一个法向量,

欲使EF⊥平面A1BD,当且仅当//.

∴,∴当F为AC的中点时,EF⊥平面A1BD.

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中数学 来源: 题型:

精英家教网如图在直三棱柱ABC-A1B1C1中∠ACB=90°,AA1=2,AC=BC=1,则异面直线A1B与AC所成角的余弦值是
 
.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,M,N分别为A1B,B1C1的中点.
(1)求证BC∥平面MNB1;
(2)求证平面A1CB⊥平面ACC1A1.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

如图,直三棱柱ABCA1B1C1的底面ABC中,CA=CB=1,∠BCA=90°,棱AA1=2,M、N分别是A1B1、A1A的中点.
(1)求
BN
的模;
(2)求异面直线BA1与CB1所成角的余弦值;
(3)求证:A1B⊥C1M.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

(2013•大兴区一模)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC是等边三角形,D是BC的中点.
(Ⅰ)求证:直线A1D⊥B1C1;
(Ⅱ)判断A1B与平面ADC1的位置关系,并证明你的结论.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

(2013•凉山州二模)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC,BC=2BB1,D为BC中点.
(1)证明:A1B∥平面C1AD;
(2)证明:平面B1AD⊥平面ClAD.

查看答案和解析>>

同步练习册答案