如图,侧棱垂直底面的三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥AC,AA1+AB+AC=3,AB=AC=t(t>0).(Ⅰ)当AA1=AB=AC时,求证:A1C⊥平面ABC

发布时间:2020-07-31 17:37:18

如图,侧棱垂直底面的三棱柱ABC-A1B1C1中,AB⊥AC,AA1+AB+AC=3,AB=AC=t(t>0).
(Ⅰ)当AA1=AB=AC时,求证:A1C⊥平面ABC1;
(Ⅱ)若二面角A-BC1-C的平面角的余弦值为,试求实数t的值.

网友回答

(Ⅰ)证明:∵AA1⊥面ABC,∴AA1⊥AC,AA1⊥AB.
又∵AB⊥AC,∴分别以AB,AC,AA1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系.…(1分)
则A(0,0,0),C1(0,1,1),B(1,0,0),C(0,1,0),A1(0,0,1),
∴,
∴,,…(2分)
∴,.…(3分)
又∵AC1∩AB=A
∴A1C⊥平面ABC1.…(4分)
(Ⅱ)解:分别以AB,AC,AA1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系.
则A(0,0,0),C1(0,t,3-2t),B(t,0,0),C(0,t,0),A1(0,0,3-2t),
∴,,.…(6分)
设平面ABC1的法向量=(x,y,z),
则,令z=t,则=(0,2t-3,t).…(8分)
同理可求平面BCC1的法向量=(1,1,0).…(10分)
设二面角A-BC1-C的平面角为θ,
则有|cosθ|=||==.
化简得5t2-16t+12=0,解得t=2(舍去)或t=.
所以当t=时,二面角A-BC1-C的平面角的余弦值为.…(12分)


解析分析:(Ⅰ)以AB,AC,AA1所在直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系,利用向量的数量积证明,,从而可知A1C⊥平面ABC1;(Ⅱ)求出平面ABC1的法向量=(0,2t-3,t)、平面BCC1的法向量=(1,1,0),利用向量的夹角公式,建立方程,即可求得结论.

点评:本小题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系等基础知识,考查空间想象能力、推理论证能力及运算求解能力,考查化归与转化思想、数形结合思想、函数与方程思想及应用意识.
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