(2007•无锡二模)如图,已知四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,AB=

(2007•无锡二模)如图,已知四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,AB=AD=A1B=2CD,侧面A1ADD1为正方形.
(1)求直线A1A与底面ABCD所成角的大小;
(2)求二面角C-A1B-A正切值的大小;
(3)在棱C1C上是否存在一点P,使得 D1P∥平面A1BC,若存在,试说明点P的位置;若不存在,请说明理由.
大白鯊 1年前 已收到1个回答 举报

意轩 幼苗

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解题思路:(1)做出辅助线,根据面面垂直得到线线垂直,进而得到线面垂直,得到∠A1AB为直线A1A与平面ABCD所成的角.求出结果
(2)做出辅助线,过O作OH⊥A1B,垂足为H,连接CH.根据OC∥DA,DA⊥平面AA1B1B,得到CO⊥平面AA1B1B.得到∠CHO为二面角C-A1B-A的平面角,在三角形求出角的正切值
(3)结论是存在.当点P为棱C1C中点时,D1P∥平面A1BC.根据线面平行的判定定理整出结论.

(1)取AB中点O,连接A1O.设AB=a.∵AD⊥AA1,AD⊥AB,AA1∩AB=A,
∴AD⊥平面AA1B1B,AD⊂而ABCD∴平面AA1B1B⊥平面ABCD.
∵AB=AA1=A1B=a,∴A1O⊥AB,∴A1O⊥平面ABCD.
∴∠A1AB为直线A1A与平面ABCD所成的角.
∵∠A1AB=60°,∴直线A1A与平面ABCD所成角的大小为60°
(2)过O作OH⊥A1B,垂足为H,连接CH.∵OC∥DA,DA⊥平面AA1B1B,
∴CO⊥平面AA1B1B.
∵OH⊥A1B,∴CH⊥A1B.∴∠CHO为二面角C-A1B-A的平面角.
在正△A1AB中,OH=OBsin∠A1BA=OBsin60°=
a
2•

3
2=

3
4a,
在Rt△COH中,OC=a,tan∠CHO=
OC
OH=
a


3
4a=
4
3
3.
∴二面角C-A1B-A正切值的大小为
4
3
3.
(3)存在.当点P为棱C1C中点时,D1P∥平面A1BC.
证明如下
延长D1P与DC交于Q,连接BQ,∵点P为棱C1C中点,
∴PC为△D1DQ的中位线.∴QC=DC.
由条件,得四边形ABQD为正方形.
∴BQ=AD=A1D1,且BQ∥AD∥A1D1
则四边形A1BQD1是平行四边形.
∴D1P∥A1B.∵D1P⊄平面A1BC.A1B⊂平面A1BC.
∴D1P∥平面A1BC.

点评:
本题考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面所成的角.

考点点评: 本题主要考查了线面平行的判定,以及利用空间向量的方法求解二面角等有关知识,同时考查了空间想象能力、转化与划归的思想,属于中档题.

1年前

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