题目内容

【题目】如图,直三棱柱中,,,,,M、N分别是和的中点.

(1)求异面直线与所成的角;

(2)求三棱锥的体积.

【答案】(1)(2)2

【解析】

(1)过A作AQ∥C1N,交A1C1于Q,连接B1Q,可得∠B1AQ(或其补角)是异面直线AB1与C1N所成角.在△B1AQ中,分别求出AB1、AQ和B1Q的长,结合余弦定理算出cos∠B1AQ的值,从而得到异面直线AB1与C1N所成的角是arccos;

(2)平面A1B1C1中,过M作MH⊥A1C1于H.根据直三棱柱的性质结合面面垂直的性质定理,得到MH⊥平面AA1C1C,MH是三棱锥M﹣C1CN的高.算出MH的长和△C1CN的面积,结合三棱锥的体积公式,可得三棱锥M﹣C1CN的体积.

(1)平面AA1C1C中,过A作AQ∥C1N,交A1C1于Q,连接B1Q

∴∠B1AQ(或其补角)就是异面直线AB1与C1N所成的角

矩形AA1C1C中,N是AC中点,可得Q是A1C1中点

Rt△AA1B1中,AB15,同理可得AQ

∵等腰Rt△A1B1C1中,B1Q是斜边的中线

∴B1QA1B1=2,

△B1AQ中,cos∠B1AQ0

∴∠B1AQ=arccos,即异面直线AB1与C1N所成的角等于arccos;

(2)平面A1B1C1中,过M作MH⊥A1C1于H

∵直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,CC1⊥平面A1B1C1,CC1平面AA1C1C

∴平面AA1C1C⊥平面A1B1C1,

∵平面AA1C1C⊥平面A1B1C1=A1C1,MH⊥A1C1,

∴MH⊥平面AA1C1C,MH是三棱锥M﹣C1CN的高线

∵△B1C1Q中,M是B1C1中点,MH∥B1Q

∴MH是△B1C1Q的中位线,得MH

∵△C1CN的面积SCN×C1C23=3

∴三棱锥M﹣C1CN的体积32

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