题目内容

【题目】如图,正三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱 ,AB=2,D,E分别为棱AC,B1C1的中点,M,N分别为线段AC1和BE的中点.
(1)求证:直线MN∥平面ABC;
(2)求二面角C﹣BD﹣E的余弦值.

【答案】
(1)证明:取棱CC1的中点F,连MF,NF,则MF∥AC,NF∥BC,

∵MF平面ADC,AC平面ADC,

∴MF∥平面ADC,同理NF∥平面ADC

又∵MF∩NF=F,且MF平面MNF,NF平面MNF,

∴平面MNF∥平面ADC

又MN平面MNF,

∴MN∥平面ADC


(2)解:取线段BC的中点O,连AO,则AO⊥BC,连OE,则OE∥BB1

又因为BB1⊥平面ABC,所以OE⊥平面ABC

以O为坐标原点,分别以 为x,y,z轴正方向建立空间直角坐标系O﹣xyz.

设AB=2,则 ,各点坐标如下: ,C(﹣1,0,0),

∵平面BCD即平面Oxz∴取平面ADB的一个法向量为

设平面BDE的法向量为 ,则

得平面ADB1的一个法向量为

故二面角B1﹣AD﹣B的余弦值为


【解析】(Ⅰ)取棱CC1的中点F,连MF,NF,推出MF∥AC,NF∥BC,然后证明MF∥平面ADC,NF∥平面ADC,证明平面MNF∥平面ADC,推出MN∥平面ADC.(Ⅱ)取线段BC的中点O,连AO,连OE,以O为坐标原点,分别以 为x,y,z轴正方向建立空间直角坐标系O﹣xyz.设AB=2,求出相关点的坐标,求出平面ADB的一个法向量,平面BDE的法向量,通过向量的数量积求解二面角B1﹣AD﹣B的余弦值.
【考点精析】本题主要考查了直线与平面平行的判定的相关知识点,需要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,则线面平行才能正确解答此题.

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