在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2a,BC=BB1=a,B1C与BC1交于O点.(1)求异面直线AB1与BC1所成角的大小(结果用反三角函数值表示);(2

发布时间:2020-08-01 02:38:41

在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2a,BC=BB1=a,B1C与BC1交于O点.
(1)求异面直线AB1与BC1所成角的大小(结果用反三角函数值表示);
(2)求证:B1O⊥平面ABC1D1;(3)求二面角B1-AD1-O的大小(结果用反三角函数值表示).

网友回答

解:分别以DA,DC,DD1为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,如图所示:

因为AB=2a,BC=BB1=a,B1C与BC1交于O点,
所以各点的坐标为:A(a,0,0),B1(a,2a,a),B(a,2a,0),C1(0,2a,a),D1(0,0,a),O(,2a,),
(1)由以上可得:=(0,2a,a),=(-a,0,a),
所以cos==,
所以异面直线AB1与BC1所成角的大小为.
(2)因为BC=BB1,
所以B1C⊥BC1,
又因为在长方体ABCD-A1B1C1D1中,
所以AB⊥B1C,
因为AB∩BC1=B,BC1?平面ABC1D1,AB?平面ABC1D1,
所以B1C⊥平面ABC1D1,即B1O⊥平面ABC1D1,
所以B1O⊥平面ABC1D1.
(3)设平面B1AD1与平面AD1O的法向量分别为:,,
由题意可得:=(0,2a,a),,
所以,即,
所以取平面B1AD1的法向量;
由题意可得:,,
所以,即,
所以取平面AD1O的法向量,
所以cos==-,
因为二面角B1-AD1-O的大小与互补,
所以二面角B1-AD1-O的余弦值为:,
所以二面角B1-AD1-O的大小为arccos.
解析分析:首先分别以DA,DC,DD1为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,再根据题意写出各点的坐标.(1)求出=(0,2a,a),=(-a,0,a),再结合向量之间的运算求出两个向量夹角的余弦值,再转化为两条直线的夹角,(2)由题意可得B1C⊥BC1,AB⊥B1C,再根据线面垂直的判断定理证明线面垂直即可.(3)分别设出两个平面的法向量,根据法向量与平面上的向量数量积等于0,求出两个平面的法向量,再根据两个向量的有关运算求出两个向量的夹角,进而转化为二面角的平面角的余弦值,求出
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