如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1(侧棱和底面垂直的棱柱)中,平面A1BC⊥侧面A1ABB1,AB=BC=AA1=3,

1个回答

  • 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.