Question

如图，在直三棱柱ABC-A₁B₁C₁中，E是BC的中点。
(1)求异面直线AE与A₁C所成的角；
(2)若G为C₁C上一点，且EG⊥A₁C，试确定点G的位置；
(3)在（2）的条件下，求二面角A₁-AG-E的大小（文科求其正切值）。

Answer 1

（1）
（2）G是CC₁的中点
(3) 故二面角的平面角是π－arctan 
（文）二面角的平面角的正切值为－

（1）取B₁C₁的中点E₁，连A₁E₁，E₁C，则AE∥A₁E₁，∴∠E₁A₁C是异面直线AE与A₁C所成的角。设，则

中， 。
所以异面直线AE与A₁C所成的角为。  ------------------4分
（2）.由（1）知，A₁E₁⊥B₁C₁,又因为三棱柱ABC-A₁B₁C₁是直三棱柱
⊥BCC₁B₁,又EG⊥A₁C  CE₁⊥EG.
∠=∠GEC ~
即得
所以G是CC₁的中点             ---------------------------- --8分
（3）连结AG,设P是AC的中点，过点P作PQ⊥AG于Q,连EP,EQ,则EP⊥AC.
又平面ABC⊥平面ACC₁A₁  EP⊥平面ACC₁A₁ 
而PQ⊥AG  EQ⊥AG.∠PQE是二面角C-AG-E的平面角.
由EP=a,AP=a,PQ=,得
所以二面角C-AG-E的平面角是arctan，而所求二面角是二面角C-AG-E的补角，故二面角的平面角是π－arctan  ------------------------12分
（文）二面角的平面角的正切值为－。------------------------12分