题目内容
【题目】如图,在三棱台ABC﹣A1B1C1中,CC1⊥平面ABC,AB=2A1B1=2CC1 , M,N分别为AC,BC的中点.
(1)求证:AB1∥平面C1MN;
(2)若AB⊥BC且AB=BC,求二面角C﹣MC1﹣N的大小.
【答案】
(1)证明:连接B1N,B1C,
设B1C与NC1交于点G,在三棱台ABC﹣A1B1C1中,
AB=2A1B1,则BC=2B1C1,
而N是BC的中点,B1C1∥BC,
则B1C1 NC,所以四边形B1C1CN是平行四边形,G是B1C的中点,
在△AB1C中,M是AC的中点,则MG∥AB1,
又AB1平面C1MN,MG平面C1MN,
所以AB1∥平面C1MN
(2)解:由CC1⊥平面ABC,可得A1M⊥平面ABC,
而AB⊥BC,AB=BC,则MB⊥AC,
所以MA,MB,MA1两两垂直,
故以点M为坐标原点,MA,MB,MA1所在的直线分别为x,y,z轴建立如图所示的空间直角坐标系.
设AB=2,则A1B1=CC1=1,AC=2 ,AM= ,
B(0, ,0),C(﹣ ,0,0),C1(﹣ ,0,1),N(﹣ , ,0),
则平面ACC1A1的一个法向量为 =(0,1,0),
设平面C1MN的法向量为 =(x,y,z),
则 ,
取x=1,则 =(1,1, ),
cos< >= ,
由图形得得二面角C﹣MC1﹣N为锐角,
所以二面角C﹣MC1﹣N的大小为60°.
【解析】(1)连接B1N,B1C,设B1C与NC1交于点G,推导出四边形B1C1CN是平行四边形,从而MG∥AB1 , 由此能证明AB1∥平面C1MN.(2)以点M为坐标原点,MA,MB,MA1所在的直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角C﹣MC1﹣N的大小.
【考点精析】通过灵活运用直线与平面平行的判定,掌握平面外一条直线与此平面内的一条直线平行,则该直线与此平面平行;简记为:线线平行,则线面平行即可以解答此题.