如图,在直三棱柱ABC-A 1 B 1 C 1 中,底面△ABC为等腰直角三角形,∠B = 90 0 ,D为棱BB 1

1个回答

  • (1)见解析;(2)

    .

    试题分析:(1)过点D作DE ⊥ A 1C 于E点,取AC的中点F,连BF ﹑EF,先证直线DE⊥面AA 1C 1C,再证BF⊥面AA 1C 1C,得D,E,F,B共面,再证DB∥EF ,从而有EF∥AA 1,易得所证结论;(2)法1:建立空间直角坐标系,找出所需点的坐标,分别设出面DA 1C和平面AA 1DB的法向量,并列方程计算出来,再利用向量的数量积计算两向量的夹角的余弦值,便可得

    得值;法2:延长A 1D与直线AB相交于G,易知CB⊥面AA 1B 1B,过B作BH⊥A 1G于点H,连CH,证明∠CHB为二面角A -A 1D - C的平面角,在

    CHB中,根据条件计算

    的表达式,可得结论.

    试题解析:(1)过点D作DE ⊥ A 1C 于E点,取AC的中点F,连BF ﹑EF.

    ∵面DA 1C⊥面AA 1C 1C且相交于A 1C,面DA 1C内的直线DE ⊥ A 1C,∴直线DE⊥面AA 1C 1C ,3分

    又∵面BA C⊥面AA 1C 1C且相交于AC,易知BF⊥AC,∴BF⊥面AA 1C 1C

    由此知:DE∥BF ,从而有D,E,F,B共面,又易知BB 1∥面AA 1C 1C,故有DB∥EF ,从而有EF∥AA 1

    又点F是AC的中点,所以DB = EF =

    AA 1

    BB 1,所以D点为棱BB 1的中点; 6分

    (2)解法1:建立如图所示的直角坐标系,设AA 1= 2b ,AB=BC =

    ,则D(0,0,b), A 1(a,0,2b), C (0,a,0), 7分

    所以,

    ,8分

    设面DA 1C的法向量为

    可取

    ,

    又可取平面AA 1DB的法向量

    ,

    cos〈

    ,10分

    据题意有:

    , 12分

    解得:

    . 13分

    解法2:延长A 1D与直线AB相交于G,易知CB⊥面AA 1B 1B,

    过B作BH⊥A 1G于点H,连CH,由三垂线定理知:A 1G⊥CH,

    由此知∠CHB为二面角A -A 1D - C的平面角; 9分

    设AA 1= 2b ,AB=BC =

    ;在直角三角形A 1A G中,易知AB = BG.

    DBG中,BH =

    , 10分

    CHB中,tan∠CHB =

    据题意有:

    = tan60 0