题目内容

三棱锥被平行于底面ABC的平面所截得的几何体如图所示,截面为A1B1C1,∠BAC=90°,A1A⊥平面ABC,A1A=
3
AB=
2
,AC=2,A1C1=1,
BD
DC
=
1
2

(Ⅰ)证明:平面A1AD⊥平面BCC1B1
(Ⅱ)求二面角A-CC1-B的大小.
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证明:(Ⅰ)∵A1A⊥平面ABC,BC?平面ABC,
∴A1A⊥BC.在Rt△ABC中,AB=
2
,AC=2
,∴BC=
6

∵BD:DC=1:2,∴BD=
6
3
,又
BD
AB
=
3
3
=
AB
BC

∴△DBA△ABC,∴∠ADB=∠BAC=90°,即AD⊥BC.
又A1A∩AD=A,∴BC⊥平面A1AD,∵BC?平面BCC1B1,∴平面A1AD⊥平面BCC1B1

(Ⅱ)如图,作AE⊥C1C交C1C于E点,连接BE,
由已知得AB⊥平面ACC1A1.∴AE是BE在面ACC1A1内的射影.
由三垂线定理知BE⊥CC1,∴∠AEB为二面角A-CC1-B的平面角.
过C1作C1F⊥AC交AC于F点,
则CF=AC-AF=1,C1F=A1A=
3
,∴∠C1CF=60°.
在Rt△AEC中,AE=ACsin60°=2×
3
2
=
3

在Rt△BAE中,tanAEB=
AB
AE
=
2
3
=
6
3
.∴∠AEB=arctan
6
3

即二面角A-CC1-B为arctan
6
3
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