题目内容

如图所示,直三棱柱ABC—A1B1C1中,B1C1=A1C1,AC1⊥A1B,M、N分别是A1B1、AB的中点.

(1)求证:C1M⊥平面A1ABB1;

(2)求证:A1B⊥AM;

(3)求证:平面AMC1∥平面NB1C;

(4)求A1B与B1C所成的角.

解析:(1)证法一:由直棱柱性质得AA1⊥平面A1B1C1,?

又∵C1M平面A1B1C1,∴AA1⊥MC1.?

又∵C1A1=C1B1,M为A1B1中点,∴C1M⊥A1B1.?

又A1B1∩A1A=A1,∴C1M⊥平面AA1B1B.?

证法二:由直棱柱性质得:面AA1B1B⊥平面A1B1C1,交线A1B1,又∵C1A1=C1B1,M为A1B1的中点,∴C1M⊥A1B1于M.由面面垂直的性质定理可得C1M⊥面AA1B1B.?

(2)证明:由(1)知C1M⊥平面A1ABB1,∴C1A在侧面AA1B1B上的射影为MA.?

∵AC1⊥A1B,∴A1B⊥AM(由三垂线定理的逆定理得出).?

(3)证法一:由棱柱性质知AA1B1B是矩形,M、N是A1B1、AB中点,∴ANB1M.?

∴AMB1N是平行四边形.∴AM∥B1N.?

连结MN,在矩形AA1B1B中有MB1BN,?

?   ∴BB1MN是平行四边形.∴BB1MN.?

又由BB1CC1,知MNCC1.?

∴MNCC1是平行四边形.∴C1M CN.?

又C1M∩AM=M,CN∩NB1=N,?

∴平面AMC1∥面NB1C.?

证法二:由(1)知C1M⊥平面AA1B1B,

∴C1M⊥A1B.?

又∵A1B⊥AC1,而AC1∩C1M=C1,∴A1B⊥平面AMC1.?

同理,可以证明A1B⊥平面B1NC.∴平面AMC1∥平面B1NC.?

(4)解:由(2)知A1B⊥AM,又由已知A1B⊥AC1,?

?   ∴A1B⊥平面AMC1.?

又∵平面AMC1∥平面NB1C,?

∴A1B⊥平面NB1C.∴A1B⊥B1C.?

∴A1B与B1C所成角为90°.?

另法:由棱柱性质有面ABC⊥平面AA1B1B,交线AB,又CA=CB=C1A1,N为AB中点,∴CN⊥AB.?

∴CN⊥面AA1B1B.∴CB1在侧面AA1B1B上的射影是NB1.又由(2)知A1B⊥AM,由(3)知B1N∥AM,?

∴A1B⊥B1N.由三垂线定理知B1C⊥A1B.?

∴A1B与B1C所成角为90°.

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