解答题如图,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=4,AB=2,M是AC的中点

发布时间:2020-07-09 05:03:29

解答题如图,在正三棱柱ABC-A1 B1 C1中,AA1=4,AB=2,M是AC的中点,点N在AA1上,AN=.
(1)求BC1与侧面AC C1 A1所成角的正弦值;
(2)证明:MN⊥B C1;
(3)求二面角C-C1B-M的平面角的正弦值,若在△A1B1C1中,,,,求x+y的值.

网友回答

(1)解:在等边三角形ABC中,M为AC中点,BM⊥AC,
在正三棱柱中,C1 C⊥面ABC,BM?面ABC,∴C1 C⊥BM,
又 C1 C∩AC=C,BM?面ABC,
则BM⊥面 A1 C1CA,
∠M C1 B为 B C1与面 A1 C1CA所成角.
在 Rt△C1CB中,B C1=,在等边三角形ABC中,BM=,
则在 Rt△M C1 B中,sin∠M C1 B=.
(2)连接 N C1,在 Rt△AMN中,由勾股定理可得=,
同理在 Rt△M C1 C中,,在 Rt△A1 C1 N中,,
∴,则NM⊥M C1,
又BM⊥面 A1 C1CA,MN?面 A1 C1CA,则BM⊥MN,
又 M C1∩MB=M,∴MN⊥面 M C1 B,
又 B C1?面 M C1 B,则MN⊥B C1.
(3)作AD⊥BC,ME‖AD,此时由于M为AC中点,则DE=EC,=,且ME⊥BC,
在正三棱柱中,C1 C⊥面ABC,ME?面ABC,则 C1 C⊥ME,BC∩C1C=C,BC,C1 C均?面BC C1,ME⊥面BC C1,
作EH⊥B C1,连接MH,由三垂线定理得 B C1⊥MH,∴∠MHE为二面角C-C1B-M的平面角.
在△MB C1中,由,即,
在 Rt△MEH中,.
设=,
==.
∵.
∴+,
化为=,
∴,解得.
∴====.
∵,
∴.解析分析:(1)由等边三角形ABC的性质可得BM⊥AC,由正三棱柱的性质可得 C1 C⊥BM,利用线面垂直的判定定理可得BM⊥侧面ACC1A1,于是∠BC1M是所求的线面角;(2)利用勾股定理和逆定理即可证明MN⊥MC1,再利用(1)可得BM⊥MN,利用线面垂直的判定定理即可证明;(3)作AD⊥BC,ME‖AD,可得ME⊥BC.作EH⊥B C1,连接MH,利用正三棱柱的性质和三垂线定理得 B C1⊥MH,∴∠MHE为二面角C-C1B-M的平面角.利用向量共线定理找出与的关系,再利用向量的运算法则及已知条件即可得出.点评:熟练掌握等边三角形的性质、正三棱柱的性质、线面垂直的判定定理、线面角的定义、勾股定理和逆定理、三垂线定理、二面角定义和作法、向量共线定理、向量的运算法则是解题的关键.
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