题目内容

【题目】如图,已知三棱柱 ,侧面 .
(Ⅰ)若 分别是 的中点,求证:
(Ⅱ)若三棱柱 的各棱长均为2,侧棱 与底面 所成的角为 ,问在线段 上是否存在一点 ,使得平面 ?若存在,求 的比值,若不存在,说明理由.

【答案】解:证明:(Ⅰ)连接AC1 , BC1
则AC1∩A1C=N,AN=NC1
因为AM=MB,所以MN∥BC1.
又BC1平面BCC1B1
所以MN∥平面BCC1B1.
(Ⅱ)作B1O⊥BC于O点,连接AO,
因为平面BCC1B1⊥底面ABC,
所以B1O⊥平面ABC,

以O为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,则A(0, ,0),B(-1,0,0),C(1,0,0),B1(0,0, ).由 ,可求出A1(1, ),C1(2,0, ),
设点P(x,y,z), =λ .
则P

=(-1,0, ).
设平面B1CP的法向量为n1=(x1 , y1 , z1),


令z1=1,解得n1 .
同理可求出平面ACC1A1的法向量n2=( ,1,-1).
由平面B1CP⊥平面ACC1A1
得n1·n2=0,即3+ -1=0,
解得λ=3,所以A1C=3A1P,
从而C1P∶PA1=2.
【解析】(1)连接AC1,利用三角形的中位线证明:MN∥BC1,然后利用直线与平面平行的判定定理证明即可.
(2)假设在线段A1C1上存在点P,通过求出平面B1CP的法向量,求出平面ACC1A1的法向量,通过向量垂直的条件建立方程.即可得出结论.
【考点精析】认真审题,首先需要了解平面的法向量(若向量所在直线垂直于平面,则称这个向量垂直于平面,记作,如果,那么向量叫做平面的法向量).

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