题目内容

(本小题满分12分)

如图,在直四棱柱中,,,,为中点,点在上.

(1)试确定点的位置,使;

(2)当时,求二面角的正切值.

解法一:(1)连结AM,AC,B1M,AB=BC,∠ABC=60°⇒△ABC为正三角形.

⇒MN⊥面AB1M⇒MN⊥B1M.…………3分

⇒⇒==⇒NC=.

即点N的位置在线段CC1的四等分点且靠近C处.   ………………………6分

(2)过M作ME⊥AB1于E,连NE.由(1)知MN⊥面AB1M,∴NE⊥AB1(三垂线定理).

∴∠MEN为二面角M—AB1—N的平面角.             ………………9分

MN==,AM=·2=,B1M=,AB1=2.

在Rt△AB1M中,ME==.

在Rt△EMN中,tan∠MEN==.

∴二面角M—AB1—N的正切值为.            ……………………12分

解法二:(1)分别以BC,BB1所在直线为轴,过B且与BC垂直的直线为轴,建立空间直角坐标系,则.

.即点N所在位置在比线段CC1的四等分点且靠近C点处.

(2) 设是平面NAB1的一个法向量

,则

,

同理可得平面MAB1的法向量  ,

,所以二面角

M—AB1—N的正切值为.

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