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),

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.

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