题目内容

如下图,在正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=1,BB1=+1,EBB1上使B1E=1的点.平面AEC1DD1F,交A1D1的延长线于G,求:

(1)异面直线ADC1G所成的角的大小;

(2)二面角AC1GA1的正切值.

解:(1)以A1为原点,A1B1A1D1A1A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EC1AF分别是平行平面BB1C1CAA1D1D与平面AEC1G的交线,所以EC1AF.??

G(0,y,0),则=(0,y,-(+1)).?

=,于是y=+1.?

G(0,+1,0),=(-1,,0).?

设异面直线ADC1G所成的角的大小为θ,则?

cosθ==.从而θ=.?

(2)作A1HC1GGC1的延长线于H,由三垂线定理知AHGH,故∠AHA1为二面角AC1GA1的平面角.?

Ha,b,0),则?

=(a,b,0),=(a-1,b-1,0).?

A1HC1G·=0,?

由此得a-b=0.              ①?

又由HC1G共线得?

从而=,?

于是a+b-(+1)=0.            ②?

联立①和②得:a=,b=.?

H,0).?

由||==,?

||=+1得?

tan∠AHA1===2.

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