(2012•重庆)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AC=BC=3,D为AB的中点

(2012•重庆)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AC=BC=3,D为AB的中点
(Ⅰ)求点C到平面A1ABB1的距离;
(Ⅱ)若AB1⊥A1C,求二面角A1-CD-C1的平面角的余弦值.
djww888 1年前 已收到1个回答 举报

juss 幼苗

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解题思路:(I)由题意,由于可证得CD⊥平面A1ABB1.故点C到平面的距离即为CD的长度,易求;
(II)解法一:由题意结合图象,可通过作辅助线先作出二面角的平面角∠A1DD1,然后在直角三角形A1D1D中求出二面角的余弦;
解法二:根据几何体的形状,可过D作DD1∥AA1交A1B1于D1,在直三棱柱中,可得DB,DC,DD1两两垂直,则以D为原点,射线DB,DC,DD1分别为X轴、Y轴、Z轴的正半轴建立空间直角坐标系D-xyz.给出各点的坐标,分别求出两平面的法向量,求出两向量的夹角即为两平面的夹角.

(I)由AC=BC,D为AB的中点,得CD⊥AB.又CD⊥AA1
故CD⊥平面A1ABB1
所以点C到平面A1ABB1的距离为CD=
BC2−BD2=
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(II)解法一:如图1,取D1为A1B1的中点,连接DD1,则DD1∥AA1∥CC1
又由(I)知CD⊥平面A1ABB1.故CD⊥A1D,CD⊥D1D,所以∠A1DD1为所求的二面角A1-CD-C1的平面角.因A1D为A1C在面A1ABB1中的射影,又已知AB1⊥A1C由三垂线定理的逆定理得AB1⊥A1D.从而∠A1AB1、∠A1DA都与∠B1AB互余.因此∠A1AB1=∠A1DA,所以Rt△A1AD∽Rt△B1A1A.因此AA1:AD=A1B1:AA1,即AA12=AD•A1B1=8,得AA1=2
2,从而A1D=
AA 12+AD2=2
3.所以Rt△A1D1D中,cos∠A1DD1=
DD 1
A 1D=
AA 1
A 1D=

点评:
本题考点: 用空间向量求平面间的夹角;与二面角有关的立体几何综合题;点、线、面间的距离计算.

考点点评: 本题考查二面角的求法及点到面距离的求法,点到面的求法一般是作垂线,垂线段的长度即所求,二面角的余弦值的求法有两种,一种是几何法,找到二面角平面角所在的三角形,解三角形求出角的余弦值,第二种方法是现在比较常用的方法向量法,其特征是思维量小,计算量大,作题时对这两种方法要根据题设灵活选用

1年前

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