如图,在直三棱柱中,∠ACB=90°,AC=2,,D是棱的中点.(1)设平面与棱AC交于点E,确定点E的位置并给出理由;(2)求直线AB与平面所成角的大小;(3)求二面角的大小.____
如图,在直三棱柱中,∠ACB=90°,AC=2,,D是棱的中点.
(1)设平面与棱AC交于点E,确定点E的位置并给出理由;
(2)求直线AB与平面所成角的大小;
(3)求二面角的大小.
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如图,在直三棱柱中,∠ACB=90°,AC=2,,D是棱的中点.(1)设平面与棱AC交于点E,确定点E的位置并给出理由;(2)求直线AB与平面所成角的大小;(3)求二面角的大小.____
如图,在直三棱柱中,∠ACB=90°,AC=2,,D是棱的中点.
(1)设平面与棱AC交于点E,确定点E的位置并给出理由;
(2)求直线AB与平面所成角的大小;
(3)求二面角的大小.
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【分析】(1)证明:E是AC的中点.由题意可得:B1B∥平面A1CC1A,再根据线面平行的性质定理可得:DE∥B1B,即可得到DE∥A1A,进而得到答案.
(2)由几何体的结构得:平面BB1DE⊥底面ABC.过A点作AM⊥BE,M是垂足,M在BE的延长线上,可得AM⊥平面BB1DF,所以∠ABM就是直线AB与平面BDB1所成角,再利用解三角形的知识求出答案即可(3)根据线段的长度关系可得:AB2=AD2+BD2,即AD⊥DB.在ΔADB1中,由余弦定理可得:∠ADB1=1200,所以∠DAB1=∠DB1A=30°.过点D作DP⊥AD,垂足为P,则∠PDB是二面角B-AD-B1的平面角,再利用解三角形的有关知识求出二面角的平面角即可.
(1)证明:E是AC的中点.…(1分)
由棱柱的性质知B1B∥平面A1CC1A,
∵AB⊆平面ABD,平面A1CC1A∩平面BB1D=DE,
∴所以DE∥B1B,
∴DE∥A1A,
因为D是A1C1的中点,
所以E是AC中点.…(4分)
(2)∵BB1⊥底面,
∴平面BB1DE⊥底面ABC.
过A点作AM⊥BE,M是垂足,M在BE的延长线上,
∴AM⊥平面BB1DF
所以,∠ABM就是直线AB与平面BDB1所成角.…(6分)
在直角ΔACB中,,又因为∠BEC=∠AEM=45°,
所以,
∴,. …(8分)
(3)如图,由题意可得:在直角AA1D中,在直角ΔBB1D中,在直角ΔACB中,
∴AB2=AD2+BD2,
∴AD⊥DB.
在ΔADB1中,,
∴由余弦定理可得:∠ADB1=1200,所以∠DAB1=∠DB1A=30°.
过点D作DP⊥AD,垂足为P,则∠PDB是二面角B-AD-B1的平面角.…(11分)
连接BP,所以在等腰ΔADB1中,在直角ΔABB1中,BP=1,
所以在ΔPDB中,由余弦定理可得:=,
∴二面角B-AD-B1的大小为.…(14分)
【点评】解决此类问题的关键是熟练掌握几何体的结构特征,进而得到空间中点、线、面的位置关系,结合有关定理进行证明即可,并且也有利于建立空间之间坐标系,利用向量的有关知识解决空间角与空间距离等问题.