(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
则
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.
在
DBG中,BH =
=
, 10分
在
CHB中,tan∠CHB =
=
,
据题意有:
= tan60 0 =