一个多面体的直观图及三视图分别如图1和图2所示(其中正视图和侧视图均为矩形,俯视图是直角三角形),M、N分别是AB1、A1C1的中点,MN⊥AB1.
(Ⅰ)求实数a的值并证明MN∥平面BCC1B1;
(Ⅱ)在上面结论下,求平面AB1C1与平面ABC所成锐二面角的余弦值.
网友回答
解:(Ⅰ)由图可知,ABC-A1B1C1为直三棱柱,侧棱CC1=a,底面为直角三角形,AC⊥BC,AC=3,BC=4
以C为坐标原点,分别以CA,CB,CC1为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
则,
所以,,
因为MN⊥AB1,所以
解得:a=4…(3分)
此时,,平面BCC1B1的法向量
∴
∴与平面BCC1B1的法向量垂直,且MN?平面BCC1B1
∴MN∥平面BCC1B1…(6分)
(Ⅱ)?平面ABC的法向量,设平面AB1C1的法向量为,平面AB1C1与平面ABC所成锐二面角的大小等于其法向量所成锐角θ的大小,法向量满足:
因为A(3,0,0),C1(0,0,4),B1(0,4,4),
所以,
所以,,
所以,
所以平面AB1C1与平面ABC所成锐二面角的余弦值为…(13分)
解析分析:(Ⅰ)根据题意,以C为坐标原点,分别以CA,CB,CC1为x,y,z轴建立空间直角坐标系,用坐标表示点与向量,证明与平面BCC1B1的法向量垂直,即可证得MN∥平面BCC1B1;(Ⅱ)?平面ABC的法向量,求出平面AB1C1的法向量,从而可得,即可得到平面AB1C1与平面ABC所成锐二面角的余弦值.
点评:本题考查线面平行,考查面面角,解题的关键是建立空间直角坐标系,利用向量知识解决立体几何问题.