题目内容

(本小题满分12分)

如图, 在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,,AA1=4,点D是AB的中点.

  (Ⅰ)求证:AC⊥BC1;

  (Ⅱ)求二面角的平面角的正切值.

               

 

【答案】

(Ⅰ)略

(Ⅱ)二面角的正切值为

【解析】(Ⅰ)证明:直三棱柱ABC-A1B1C1,底面三边长AC=3,BC=4,AB=5,

∴ AC⊥BC,                                            …………………2分

又 AC⊥,且

∴ AC⊥平面BCC1 ,又平面BCC1         ……………………………………4分

∴ AC⊥BC1             ………………………………………………………………5分

(Ⅱ)解法一:取中点,过作于,连接         …………6分

是中点,

∴ ,又平面

∴平面,

又平面,平面

∴

∴  又且

∴平面,平面         ………8分

∴  又

∴是二面角的平面角      ……………………………………10分

AC=3,BC=4,AA1=4,

∴在中,,,

∴       …………………………………………11分

∴二面角的正切值为  …………………………………………12分

解法二:以分别为轴建立如图所示空间直角坐标系…………6分

AC=3,BC=4,AA1=4,

∴, ,,,

∴,

平面的法向量,     …………………8分

设平面的法向量,

则,的夹角(或其补角)的大小就是二面角的大小  …………9分

则由   令,则,

∴                                          ………………10分

,则     ……………11分

∵二面角是锐二面角

∴二面角的正切值为              ………………………… 12分

 

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