解答题如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BB1=BC,AC1⊥平面A1

发布时间:2020-07-09 08:01:41

解答题如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BB1=BC,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点.
(1)求证:B1C∥平面A1BD;
(2)求证:B1C1⊥平面ABB1A1;
(3)在CC1上是否存在一点E,使得∠BA1E=45°,若存在,试确定E的位置,并判断平面A1BD与平面BDE是否垂直?若不存在,请说明理由.

网友回答

证明:(1)连接AB1与A1B相较于点M,连接MD,则点M为AB1的中点.
又D为AC的中点,由三角形的中位线定理可得:MD∥B1C.
又∵B1C?平面A1BD,MD?平面A1BD,
∴B1C∥平面A1BD;
(2)∵AB=B1B,及直三棱柱ABC-A1B1C1中,
∴四边形ABB1A1为正方形,BB1⊥B1C1.
∴A1B⊥AB1.
又AC1⊥平面A1BD,∴AC1⊥A1B,
又AB1∩AC1=A.
∴A1B⊥平面AB1C1,∴A1B⊥B1C1.
∵A1B∩BB1=B,∴B1C1⊥平面ABB1A1.
(3)设AB=a,CE=x,∵B1C1⊥A1B1,在Rt△A1B1C1中,有,同理,∴C1E=a-x.
∴=,,
∴在△A1BE中,由余弦定理得,
即a2+x2=2a2+x2+3a2-2ax-.
∴,
∴,即E是C1C的中点.
∵D、E分别为AC、C1C的中点,∴DE⊥AC1.
∵AC1⊥平面A1BD,∴DE⊥平面A1BD.
又DE?平面BDE,∴平面A1BD⊥平面BDE.解析分析:(1)利用三角形的中位线定理、平行四边形的性质、线面平行的判定定理即可得出;(2)利用直棱柱的性质、正方形的性质、线面垂直的判定和性质定理即可证明;(3)利用面面垂直的判定定理即可证明.点评:熟练掌握三角形的中位线定理、平行四边形的性质、线面平行的判定定理、直棱柱的性质、正方形的性质、线面与面面垂直的判定和性质定理是解题的关键.
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