如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC,D、E分别为BB1、AC1的中点.(I)证明:ED为异面直线BB1与AC1的公垂线;(II)设,求二面角A1-AD

发布时间:2020-07-31 09:37:45

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC,D、E分别为BB1、AC1的中点.
(I)证明:ED为异面直线BB1与AC1的公垂线;
(II)设,求二面角A1-AD-C1的大小

网友回答

解:(Ⅰ)设O为AC中点,连接EO,BO,则EOC1C,又C1CB1B,所以EODB,EOBD为平行四边形,ED∥OB.(2分)
∵AB=BC,
∴BO⊥AC,
又平面ABC⊥平面ACC1A1,BOì面ABC,
故BO⊥平面ACC1A1,
∴ED⊥平面ACC1A1,BD⊥AC1,ED⊥CC1,
∴ED⊥BB1,ED为异面直线AC1与BB1的公垂线.(6分)
(Ⅱ)连接A1E,由AA1=AC=AB可知,A1ACC1为正方形,
∴A1E⊥AC1,又由ED⊥平面ACC1A1和EDì平面ADC1知平面
ADC1⊥平面A1ACC1,
∴A1E⊥平面ADC1.
作EF⊥AD,垂足为F,连接A1F,则A1F⊥AD,∠A1FE为二面角A1-AD-C1的平面角.
不妨设AA1=2,则AC=2,AB=ED=OB=1,EF==,
tan∠A1FE=,
∴∠A1FE=60°.
所以二面角A1-AD-C1为60°.(12分)
解析分析:(Ⅰ)设O为AC中点,连接EO,BO,欲证ED为异面直线AC1与BB1的公垂线,只需证明ED与直线AC1与BB1都垂直且相交,根据线面垂直的性质可知ED⊥CC1,而ED⊥BB1,即可证得;(Ⅱ)连接A1E,作EF⊥AD,垂足为F,连接A1F,根据二面角的平面角定义可知∠A1FE为二面角A1-AD-C1的平面角,在三角形A1FE中求出此角即可.

点评:本题主要考查了异面直线公垂线的证明,以及二面角的度量,以及空间想象能力和推理能力,属于基础题.
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