题目内容

(本小题满分12分)如图,在直三棱柱中,平面侧面.

(Ⅰ)求证:;

(Ⅱ)若直线与平面所成角是,锐二面角的平面角是,试判断与的大小关系,并予以证明.

 

【答案】

本小题满分12分)

(I)

证明:如图,过点A在平面A1ABB1内作AD⊥A1B于D,

则由平面A1BC⊥侧面A1ABB1于A1B,

得AD⊥平面A1BC,        ………………(2分)

又BC平面A1BC,∴AD⊥BC.

在直三棱柱ABC—A1B1C1中,

AA1⊥底面ABC,∴AA1⊥BC. ………………(4分)

又AA1∩AD=A,从而BC⊥侧面A1ABB1, 

又AB侧面A1ABB1,故AB⊥BC;…………(6分)

(II)

方法1:连接CD,则由(I)知是直线AC与平面A1BC所成的角,

                                           ………………(8分)

是二面角A1—BC—A的平面角,即,

                                           ………………(10分)

在Rt△ADC中, ,在Rt△ADB中,,

由AC AB,得又所以

                                           ………………(12分)

方法2:设AA1=a,AB=b,BC=c,由(I)知,以点B为坐标原点,以BC、BA、BB1所在

的直线分别为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,

则 B(0,0,0), A(0,b,0),C(c,0,0),,b,a),

∴(c,0,0),( 0,b,a),…………(7分)

( c,-b,0),设平面A1BC的一个,

由,得,取, ……………(9分)

∴,            

∵平面ABC的法向量为( 0,0,a),∵二面角A1—BC—A的平面角是锐角,

∴,

                              ……………(10分)

∵,∴,,

∵,∴.                     ………………(12分)

【解析】略

 

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