如圖,正三稜柱ABC-A1B1C1的底面邊長是2,側稜長是,D是AC的中點。(1)求*:B1C∥平面A1BD;...
問題詳情:
如圖,正三稜柱ABC-A1B1C1的底面邊長是2,側稜長是,D是AC的中點。
(1)求*:B1C∥平面A1BD;
(2)求二面角A1-BD-A的大小;
(3)線上段AA1上是否存在一點E,使得平面B1C1E⊥平面A1BD,若存在,求出AE的長;若不存在,說明理由。
【回答】
(1)連結AB1交A1B於M,連結DM,
因為三稜柱ABC-A1B1C1是正三稜柱,
所以四邊形AA1B1B是矩形,
所以M為AB1的中點。
因為D是AC的中點,
所以MD是三角形AB1C的中位線,
所以MD∥B1C。
因為MD平面A1BD,B1C平面A1BD,
所以B1C∥平面A1BD。
(2)作CO⊥AB於O,所以CO⊥平面ABB1A1,
所以在正三稜柱ABC-A1B1C1中如圖建立空間直角座標系O-xyz。
因為AB=2,AA1=,D是AC的中點。
所以A(1,0,0),B(-l,0,0),C(0,0,),A1(1,,0),
所以D(,0,),=(,0,),=(2,,0)。
設n=(x,y,z)是平面A1BD的法向量,
所以即
令x=-,則y=2,z=3,
所以n=(-,2,3)是平面A1BD的一個法向量。
由題意可知=(0,,0)是平面ABD的一個法向量,
所以cos<n,>==。
由題知二面角A1-BD-A為銳角,所以它的大小為。
(3)設E(1,x,0),則=(1,x-,-),=(-1,0,-),
設平面B1C1E的法向量m=(x1,y1,z1),
所以即
令z1=-,則x1=3,y1=,
m=(3,,-),
又m·n=0,即-3+-3=0,解得x=,
所以存在點E,使得平面B1C1E⊥平面A1BD且AE=。
知識點:點 直線 平面之間的位置
題型:解答題
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