题目内容

(本小题满分12分)

正三棱柱ABC—A1B1C1中,已知A1A = AB,D为C1C的中点,O为A1B与AB1的交点.

求二面角A—A1B—D的大小.

若点E为AO的中点,求证:EC∥平面A1BD;

(1) 解:(法一)取AB中点F,连结OD、CF

∵ O为A1B中点

∴ OF∥AA1

∴ OFCD

∴ 四边形OFCD为平行四边形

∴ OD∥FC

∵ △ABC为等边三角形,F为AB中点

∴ CF⊥AB

而AA1⊥平面ABC

∴ AA1⊥CF     

∴ CF⊥平面ABA1    

∴ OD⊥平面ABA1

∵ OD平面A1BD    

∴ 平面A1BD⊥平面A1AB

∴ 二面角A—A1B—D的大小为90       6分

(法二)连结OD、AD

∵ DA1 = DB,O为A1B中点,

∴ DO⊥A1B

∵ A1A = AB,  

∴ AO⊥A1B

∴ ∠AOD为二面角A—A1B—D的平面角

设AA1 = 2,则

而

∴      

∴

∴二面角A—A1B—D的大小为90

(2) 证明:(法一)延长A1D、AC交于G,连结OG

∵ CDAA1      ∴ C为AG中点

∵ E为AO中点   ∴ EC∥OG

∵ OG平面A1BD

∴ EC∥平面A1BD      12分

(法二)取A1O中点H

∵ E为OA中点

∴ EHAA1                  ∴ EHCD

∴ EHDC为平行四边形    ∴ EC∥FD

∵ FD平面A1BD       

∴ EC∥平面A1BD

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