Question

(本小题满分12分)
已知三棱柱中，各棱长均为2，平面⊥平　　　　　　　　　　　面，．

（1）求证：⊥平面；
（2）求二面角的大小；

Answer 1

（1）略（2）

(I)证明：取A₁C₁的中点M，连CM、B₁M
∵三棱柱ABC－A₁B₁C₁,∴各棱长均相等,∠A₁AC＝60°
∴△A₁CC₁与△A₁B₁C₁都是等边三角形
∴
∵平面ABC⊥平面AA₁C₁C，　
∴平面A₁B₁C₁⊥平面AA₁C₁C
∴B₁M⊥平面AA₁C₁C，由三垂线定理得：B₁C⊥A₁C₁
又∵四边形BCC₁B₁是菱形，∴B₁C⊥BC₁　　
而

∴B₁C⊥平面A₁BC₁
（II）法一：连AB₁与A₁B交于G点，设B₁C与BC₁交于H点，连GH，则GH

取AC的中点N，连BN，A₁N，可证AC⊥A₁B　∴GH⊥A₁B
又∵四边形AA₁B₁B是菱形　　∴AB₁⊥A₁B
∴∠B₁GH就是所求二面角的平面角；
法二：由(I)知，平面，
又四边形是菱形，所以，由三垂线定理的逆定理得，，所以就是二面角B₁－A₁B－C₁的平面角
由（1）知A₁C₁⊥B₁C　　∴GH⊥B₁C
设A₁C₁＝a，则
∴即所求二面角的大小为