题目内容
(本小题满分12分)
如图, 在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3
,BC=4,
,AA1=4,点D是AB的中点.
(Ⅰ)求证:AC⊥BC1;
(Ⅱ)求二面角
的余弦值.

如图, 在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3
(Ⅰ)求证:AC⊥BC1;
(Ⅱ)求二面角
(1) 略
(2)
(Ⅰ)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,




∴ AC⊥BC, …………………2分
又 AC⊥
,且
∴ AC⊥平面BCC1,又
平面BCC1 ……………………………………4分
∴ AC⊥BC1 ………………………………………………………………5分
(Ⅱ)解法一:取
中点
,过
作
于
,连接
…………6分

是
中点,
∴
,又
平面
∴
平面
,
又
平面
,
平面
∴
∴
又
且
∴
平面
,
平面
………8分
∴
又

∴
是二面角
的平面角 ……………………………………10分
AC=3,BC=4,AA1=4,
∴在
中,
,
,
∴
…………………………………………11分
∴二面角
的正切值为
…………………………………………12分
解法二:以
分别为
轴建立如图所示空间直角坐标系…………6分
AC=3,BC=4,AA1=4,
∴
,
,
,
,
∴
,

平面
的法向量
, …………………8分
设平面
的法向量
,
则
,
的夹角(或其补角)的大小就是二面角
的大小 …………9分
则由
令
,则
,
∴
………………10分
……………11分
∵二面角
是锐二
面角
∴二面角
的余弦值为
………………………… 12分
∴ AC⊥BC, …………………2分
又 AC⊥
∴ AC⊥平面BCC1,又
∴ AC⊥BC1 ………………………………………………………………5分
(Ⅱ)解法一:取
∴
∴
又
∴
∴
∴
∴
∴
∴在
∴
∴二面角
解法二:以
∴
∴
平面
设平面
则
则由
∵二面角
∴二面角
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