题目内容

(甲)如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的底面边长为a,点M在边BC上,DAMC1是以点M为直角顶点的等腰直角三角形.

(1)求证:点M为边BC的中点;

(2)求点C到平面AMC1的距离;

(3)求二面角M-AC1-C的大小.

(乙)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,底面是以ÐABC为直角的等腰直角三角形,AC=2a,BB1=3a,D为A1C1的中点,E为B1C的中点.

(1)求直线BE与A1C所成的角;

(2)在线段AA1上是否存在点F,使CF^平面B1DF,若存在,求出;若不存在,说明理由.

答案:
解析:

(甲)(1)证明:∵ DAMC1是以点M为直角顶点的等腰直角三角形,

∴ AM^C1M且AM=C1M.  ∵ 正三棱柱ABC-A1B1C1.

∴ CC1^底面ABC且底面ABC为正三角形.∴ C1M在底面内的射影为CM,AM^CM.

∵ 底面ABC是边长为a的正三角形,∴ 点M为BC边的中点.

(2)解:过点C作CH^MC1,由(1)知AM^C1M且AM^CM,

∴ AM^平面C1CM  ∵ CH在平面C1CM内,∴ CH^AM,∴ CH^平面C1AM,

由(1)知,,且CC1^BC.

∴

∴

∴ 点C到平面AMC1的距离为

(3)解:过点C作CI^AC1于I,连结HI,∵ CH^平面C1AM,

∴ HI为CI在平面C1AM内的射影,∴ HI^AC1,ÐCIH是二角M-AC1-C的平面角.

在直角三角形ACC1中,

∴ ÐCIH=45°,∴ 二面角M-AC1-C的大小为45°.

(乙)解:(1)以B为原点,建立空间直角坐标系.

∵ AC=2a,ÐABC=90°,∴ AB=BC=

∴ B(0,0,0),

,,B1(0,0,3a)

∴ ,,∴ ,

∴ ,,∴

∴

故BE与A1C所成的角为

(2)假设存在点F,使CF^平面B1DF,不妨设AF=b,∴ ,,,,∵ ,∴ CF^B1D恒成立.

由或b=2a,故当或2a时,CF^平面B1DF.


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