(2011•长春二模)如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AB⊥BB1,AC=BC=BB1,D为AB的中点

(2011•长春二模)如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AB⊥BB1,AC=BC=BB1,D为AB的中点,且CD⊥DA1
(1)求证:BC1∥平面DCA1
(2)求BC1与平面ABB1A1所成角的大小.
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解题思路:(1)连接AC1与A1C交于点K,连接DK.根据三角形中位线定理,易得到DK∥BC1,再由线面平行的判定定理得到BC1∥平面DCA1
(2)方法一:由AC=BC,D为AB的中点,取A1B1的中点E,又D为AB的中点,得到DCC1E是平行四边形,则∠EBC1即为BC1与平面ABB1A1所成角的二面角,解三角形即可求出答案.方法二:由AC=BC,D为AB的中点,取DA1的中点F,则∠KDF即BC1与平面ABB1A1所成的角.解三角形即可求出答案.

证明:(1)如图一,连接AC1与A1C交于点K,连接DK.
在△ABC1中,D、K为中点,∴DK∥BC1、(4分)
又DK⊂平面DCA1,BC1⊄平面DCA1,∴BC1∥平面DCA1、(6分)

图一         图二        图三
(2)证明:(方法一)如图二,∵AC=BC,D为AB的中点,∴CD⊥AB、
又CD⊥DA1,AB∩DA1=D,∴CD⊥平面ABB1A1、(8分)
取A1B1的中点E,又D为AB的中点,∴DE、BB1、CC1平行且相等,
∴DCC1E是平行四边形,∴C1E、CD平行且相等.
又CD⊥平面ABB1A1,∴C1E⊥平面ABB1A1,∴∠EBC1即所求角、(10分)
由前面证明知CD⊥平面ABB1A1,∴CD⊥BB1
又AB⊥BB1,AB∩CD=D,∴BB1⊥平面ABC,∴此三棱柱为直棱柱.
设AC=BC=BB1=2,∴BC1=2
2,EC1=
2,∠EBC1=30°、(12分)
(方法二)如图三,∵AC=BC,D为AB的中点,∴CD⊥AB、
又CD⊥DA1,AB∩DA1=D,∴CD⊥平面ABB1A1、(8分)
取DA1的中点F,则KF∥CD,∴KF⊥平面ABB1A1
∴∠KDF即BC1与平面ABB1A1所成的角.(10分)
由前面证明知CD⊥平面ABB1A1,∴CD⊥BB1
又AB⊥BB1,AB∩CD=D,∴BB1⊥平面ABC,∴此三棱柱为直棱柱.
设AC=BC=BB1=2,∴KF=

2
2,DK=
2,∴∠KDF=30°、(12分)

点评:
本题考点: 直线与平面所成的角;直线与平面平行的判定.

考点点评: 本题考查的知识点是直线与平面所成的角,直线与平面平行的判定,其中(1)的关键是得到DK∥BC1,(2)的关键是求出BC1与平面ABB1A1所成角的平面角.本小题在能力方面主要考查立体几何的相关知识及空间想象能力,具体涉及到线面的平行关系、线面角的求法.

1年前

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