题目内容

(本小题满分12分)

如图,直四棱柱ABCDA1B1C1D1中,底面ABCD是边长为a的   

菱形,且,侧棱AA1长等于3aO为底面ABCD

角线的交点.

(1)求证:OA1∥平面B1CD1

(2)求异面直线ACA1B所成的角;

(3)在棱上取一点F,问AF为何值时,C1F⊥平面BDF

(2)


解析:

(方法一)(1) 连A1C1,设其与B1D­1交于点O1. ∵A1O1OC,  ∴四边形A1O1OC为平行四边形,    ∴OA1//O1C, 平面B1CD1, 平面B1CD1,  ∴OA1∥平面B1CD1.

    (2) ∵A1C1//AC,∴就是异面直线ACA1B所成的角或其补角.

       由题意得 

根据余弦定理得     

故异面直线ACA1B所成的角为 

(3) ∵ABCD是菱形,∴ 又  ∴平面.

平面,∴ 

C1F⊥平面BOF   ∴.

,则 ∴ 即

解得故当AF时,C1F⊥平面BOF.

(方法二) 以O为原点,OCOD所在直线分别为

x轴、y轴,则O(0, 0, 0),

.

    (1)

   

    ∴ 平面平面

    ∴OA1∥平面B1CD1.

(2)

于是

故异面直线ACA1B所成的角为 

(3) 设上任意一点,则.

,于是C1F⊥平面BOF

解得. 即时,C1F⊥平面BOF.

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