解答题如图,在直四棱柱ABCD-A'B'C'D'中,底面ABCD为梯形,BC∥AD,,AD=2BC=2,直线AD与面ABB'A'所成角为45°.
(Ⅰ)求证:DB⊥面ABB'A';
(Ⅱ)求证:AD'⊥B'C;
(Ⅲ)求二面角D-AB'-B的正切值.
网友回答
解:(Ⅰ)证明:∵面ABD⊥面ABB'A',∴直线AB为直线AD在面ABB'A'上的射影,
∴∠DAB=45°,由,AD=2知,
DB⊥AB,∴DB⊥面AB'A'
(Ⅱ)证明:取AD中点E,连接CE、A'E,
∵BC∥AD,AD=2BC,
∴BC∥AE且BC=AE,
∴EC∥AB∥A'B'且EC=A'B',∴A'E∥B'C,
又直四棱柱ABCD-A'B'C'D'侧面AA'D'D为矩形,
,
∠AA'E=∠AD'A',∠AA'E+∠D'AA'=∠AD'A'+∠D'AA'=90°
∴AD'⊥A'E,∴AD'⊥B'C
(Ⅲ)∵DB⊥面ABB'A'且
过点B作BF⊥AB'交AB'于F,连接DF,
则AB'⊥面DBF,
∴AB'⊥DF,∠BFD为所求二面角的平面角,
又
∴,即二面角D-AB'-B的正切值为.解析分析:(I)根据面与面垂直,得到直线AB为直线AD在面ABB'A'上的射影,得到∠DAB=45°,根据线与线垂直,做出线与面垂直.(II)做出辅助线,取AD中点E,连接CE、A'E,得到线与线垂直,根据直四棱柱ABCD-A'B'C'D'侧面AA'D'D为矩形,得到线与线垂直.(III)首先做出二面角的平面角,过点B作BF⊥AB'交AB'于F,连接DF,得到AB'⊥面DBF,得到∠BFD为所求二面角的平面角,在可解的三角形中做出角的正切值.点评:本题考查二面角的求法和线与面之间的关系,本题解题的关键是理解求二面角的三个环节,首先做出二面角的平面角,把平面角放到一个可解的三角形中,解出平面角.