题目内容
如下图,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,BB1=![]()
(1)异面直线AD与C1G所成的角的大小;
(2)二面角A—C1G—A1的正切值.
解:(1)以A1为原点,A1B1,A1D1,A1A所在直线分别为x轴,y轴和z轴建立如图所示的空间直角坐标系.于是,A(0,0,
+1),C1(1,1,0),D(0,1,
+1),E(1,0,1),
=(0,1,0),
=(0,1,-1).因为EC1和AF分别是平行平面BB1C1C和AA1D1D与平面AEC1G的交线,所以EC1∥AF.??
![]()
设G(0,y,0),则
=(0,y,-(
+1)).?
由
∥
得
=
,于是y=
+1.?
故G(0,
+1,0),
=(-1,
,0).?
设异面直线AD与C1G所成的角的大小为θ,则?
cosθ=
=
.从而θ=
.?
(2)作A1H⊥C1G交GC1的延长线于H,由三垂线定理知AH⊥GH,故∠AHA1为二面角A—C1G—A1的平面角.?
设H(a,b,0),则?
=(a,b,0),
=(a-1,b-1,0).?
由A1H⊥C1G得
·
=0,?
由此得a-
b=0. ①?
又由H、C1、G共线得
∥
?
从而
=
,?
于是
a+b-(
+1)=0. ②?
联立①和②得:a=
,b=
.?
故H(
,
,0).?
由|
|=
=
,?
|
|=
+1得?
tan∠AHA1=
=
=2.
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