已知棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1,试用向量法求平面A1BC1与平面ABCD所成的锐二面角的余弦值

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  • 假设沿BC,BA,BB1方向的单位向量分别为e1,e2,e3.因为平面ABCD与平面A1B1C1D1平行,平面A1BC1与平面ABCD所成的锐二面角就是平面A1BC1与平面A1B1C1D1所成的锐二面角,取A1C1中点E,连接BE,则BE垂直A1C1,B1E垂直A1C1,所以角BEB1是二面角

    EB1=EB+BB1=EC1+C1B+BB1=1/2A1C1+C1C+CB+BB1=1/2(A1D1+D1C1)+C1C+CB+BB1=-1/2e1-1/2e2

    EB=EC1+C1B=1/2(A1D1+D1C1)+C1C+CB=-1/2e1-1/2e2-e3

    向量EB1*向量EB=|EB1||EB|cos

    =根号2/2*根号6/2cos

    =根号3/2cos

    =(-1/2e1-1/2e2)(-1/2e1-1/2e2-e3)=1/2

    角B1EB=arccos(根号3/3)

    所以平面A1BC1与平面ABCD所成的锐二面角的余弦值为根号3/3