解题思路:(1)过点A在平面A1ABB1内作AD⊥A1B于D,由已知条件推导出AD⊥平面A1BC,由此能证明AB⊥BC.
(2)以点B为坐标原点,以BC、BA、BB1所在的直线分别为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出点E到直线A1B的距离.
(3)分别求出平面BEF的法向量和平面BEC的法向量,利用向量法能求出二面角F-BE-C的平面角的余弦值.
(1)证明:如图,过点A在平面A1ABB1内作AD⊥A1B于D,
则由平面A1BC⊥侧面A1ABB1,
且平面A1BC∩侧面A1ABB1=A1B,
∴AD⊥平面A1BC,
又∵BC⊂平面A1BC,∴AD⊥BC.
∵三棱柱ABC-A1B1C1是直三棱柱,∴AA1⊥底面ABC,∴AA1⊥BC.
又∵AA1∩AD=A,∴BC⊥侧面A1ABB1,
又∵AB⊂侧面A1ABB1,∴AB⊥BC.…(4分)
(2)由(Ⅰ)知,以点B为坐标原点,
以BC、BA、BB1所在的直线分别为x轴、y轴、z轴,
建立如图所示的空间直角坐标系,
B(0,0,0),A(0,3,0),C(3,0,0),A1(0,3,3)
∵线段AC、A1B上分别有一点E、F,满足2AE=EC,2BF=FA1,
∴E(1,2,0),F(0,1,1),
∴
EF=(−1,−1,1),
BA1=(0,3,3).
∵
EF•
BA1=0,∴EF⊥BA1,
∴点E到直线A1B的距离d=|EF|=
3.…(8分)
(3)
BE=(1,2,0),
BF=(0,1,1),
设平面BEF的法向量
点评:
本题考点: 与二面角有关的立体几何综合题;直线与平面所成的角.
考点点评: 本题考查异面直线的证明,考查点到直线的距离公式的求法,解题时要认真审题,注意向量法的合理运用.