题目内容
【题目】如图1,在平行四边形ABB1A1中,∠ABB1=60°,AB=4,AA1=2,C,C1分别为AB,A1B1的中点,现把平行四边形ABB1A1沿CC1折起如图2所示,连接B1C,B1A,B1A1 .
(1)求证:AB1⊥CC1;
(2)若AB1= ,求二面角C﹣AB1﹣A1的余弦值.
【答案】
(1)证明:取CC1的中点O,连接OA,OB1,AC1,
∵在平行四边形ABB1A1中,∠ABB1=60°,AB=4,AA1=2,C,C1分别为AB,A1B1的中点,
∴△ACC1,△B1CC1,为正三角形,
则AO⊥CC1,OB1⊥C1C,又∵AO∩OB1=O,
∴C1C⊥平面OAB1,
∵AB1平面OAB1
∴AB1⊥CC1
(2)解:∵∠ABB1=60°,AB=4,AA1=2,C,C1分别为AB,A1B1的中点,
∴AC=2,OA= ,OB1= ,
若AB1= ,
则OA2+OB12=AB12,
则三角形AOB1为直角三角形,
则AO⊥OB1,
以O为原点,以0C,0B1,OA为x,y,z轴建立空间直角坐标系,
则C(1,0,0),B1(0, ,0),C1(﹣1,0,0),A(0,0, ),
则 =(﹣2,0,0),
则 = =(﹣2,0,0), =(0, ,﹣ ), =(﹣1,0,﹣ ),
设平面AB1C的法向量为 =(x,y,z),
则 ,
令z=1,则y=1,x=﹣ ,
则 =(﹣ ,1,1),
设平面A1B1A的法向量为 =(x,y,z),则 ,
令z=1,则x=0,y=1,即 =(0,1,1),
则cos< , >= = =
由于二面角C﹣AB1﹣A1是钝二面角,
∴二面角C﹣AB1﹣A1的余弦值是﹣ .
【解析】(1)根据线面垂直的性质定理,证明C1C⊥平面OAB1;(2)建立空间坐标系,利用向量法即可求二面角C﹣AB1﹣A1B的余弦值.
【考点精析】本题主要考查了空间中直线与直线之间的位置关系的相关知识点,需要掌握相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;平行直线:同一平面内,没有公共点;异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点才能正确解答此题.