题目内容

(文)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,AC=BC=CC1=2.
(Ⅰ)求证:AB1⊥BC1
(Ⅱ)求二面角C1-AB-C的正切值
(Ⅲ)求点B到平面AB1C1的距离.
考点:点、线、面间的距离计算,二面角的平面角及求法
专题:空间位置关系与距离,空间角
分析:(Ⅰ)以C为原点,CA为x轴,CB为y轴,CC1为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能证明AB1⊥BC1
(Ⅱ)求出平面ABC1的法向量和平面ABC的法向量,利用向量法能求出二面角C1-AB-C的正切值.
(Ⅲ)求出平面AB1C1的法向量和
BA
,利用向量法能求出点B平面AB1C1的距离.
解答: (文)(Ⅰ)证明:以C为原点,CA为x轴,CB为y轴,CC1为z轴,
建立空间直角坐标系,
由题意知A(2,0,0),B1(0,2,2),
B(0,2,0),C1(0,0,2),
AB1
=(-2,2,2),
BC1
=(0,-2,2),
AB1
BC1
=0-4+4=0,
∴AB1⊥BC1
(Ⅱ)解:
C1A
=(2,0,-2)
C1B
=(0,2,-2)

设平面ABC1的法向量
n
=(x,y,z),
n
C1A
=2x-2z=0
n
C1B
=2y-2z=0
,取x=1,得
n
=(1,1,1),
又平面ABC的法向量
m
=(0,0,1),
设二面角C1-AB-C的平面角为θ,
cosθ=|cos<
n
m
>|=|
1
3
|=
3
3

∴tanθ=
2

∴二面角C1-AB-C的正切值为
2

(Ⅲ)解:
AC1
=(2,0,2),
AB1
=(-2,2,2),
设平面AB1C1的法向量
p
=(a,b,c),
p
AB1
=-2a+2b+2c=0
p
AC1
=2a+2c=0

取a=1,得
p
=(1,2,-1),
BA
=(2,-2,0),
∴点B平面AB1C1的距离:d=
|
BA
p
|
|
p
|
=
|2-4+0|
6
=
6
3

∴点B平面AB1C1的距离为
6
3
点评:本题考查异面直线垂直的证明,考查二面角的正切值的求法,考查点到平面的距离的求法,解题时要注意向量法的合理运用.
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