如图,已知ABCD-A1B1C1D1是底面为正方形的长方体,∠AD1A1=60°,AD1=4,P为AD1的中点,(1)求证:直线C1P∥平面AB1C;(2)求异面直线AA1与B1P所成角的余弦值.-高

题目简介

如图,已知ABCD-A1B1C1D1是底面为正方形的长方体,∠AD1A1=60°,AD1=4,P为AD1的中点,(1)求证:直线C1P∥平面AB1C;(2)求异面直线AA1与B1P所成角的余弦值.-高

题目详情

如图,已知ABCD-A1B1C1D1是底面为正方形的长方体,∠AD1A1=60°,AD1=4,P为AD1的中点,(1)求证:直线C1P平面AB1C;(2)求异面直线AA1与B1P所成角的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)证明:取B1C中点Q,连接AQ,QC1,
则QC1AP且QC1=AP,所以四边形APC1Q是平行四边形,所以PC1AQ,
又AQ⊂平面AB1C,C1P⊄平面AB1C,所以直线C1P平面AB1C
(2)解法一:过点P作PE⊥A1D1,垂足为E,连接B1E(如图),
则PEAA1,∴∠B1PE是异面直线AA1与B1P所成的角.
在 Rt△AA1D1中∵∠AD1A1=60°
∴∠A1AD1=30°
A1B1=A1D1=class="stub"1
2
AD1=2
A1E=class="stub"1
2
A1D1=1

B1E=
B1A12+A1E2
=
5

PE=class="stub"1
2
AA1=
3

∴在 Rt△B1PE中,B1P=
5+3
=2
2
cos∠B1PE=class="stub"PE
B1P
=
3
2
2
=
6
4

∴异面异面直线AA1与B1P所成角的余弦值为
6
4


解法二:以A1为原点,A1B1所在的直线为x轴建立空间直角坐标系如图示,
则A1(0,0,0),A(0,0,2
3
)
,B1(2,0,0),P(0,1,
3
)

A1A
=(0,0,2
3
)
B1P
=(-2,1,
3
)

cos<
A1A
B1P
>=
A1A
B1P
|
A1A|
•|
B1P|
=class="stub"6
2
3
•2
2
=
6
4

∴异面异面直线AA1与B1P所成角的余弦值为
6
4

更多内容推荐