题目内容

如图,正三棱柱ABC-A1B1C1的所有棱长都为2,D为CC1中点.

(Ⅰ)求证:AB1⊥平面A1BD;

(Ⅱ)求二面角A-A1D-B的大小.

答案:
解析:

  解法一:(Ⅰ)取中点,连结.

  为正三角形,.

  正三棱柱中,平面平面,

  平面.

  连结,在正方形中,分别为的中点,

  ,

  .在正方形中,

  ,

  平面.

  (Ⅱ)设与交于点,在平面中,

  作于,连结,

  由(Ⅰ)得平面.,

  为二面角的平面角.

  在中,由等面积法可求得,

  又,

  .

  所以二面角的大小为.

  解法二:(Ⅰ)取中点,连结.

  为正三角形,.

  在正三棱柱中,

  平面平面,

  平面.

  取中点,以为原点,,

  ,的方向为轴的正方向建立空间直角坐标系,  2分

  则,,,,,

  ,,.

  ,,  4分

  ,.平面.  5分

  (Ⅱ)设平面的法向量为.  6分

  ,.,,

    

    8分

  令得为平面的一个法向量.  9分

  由(Ⅰ)知平面,

  为平面的法向量.  10分

  ,  11分

  二面角的大小为.  12分


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