如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧面ABB1A1,ACC1A1均为正方形,∠BAC=90°,点D是棱B1C1的中点.(Ⅰ)求证:A1D⊥平面BB1C1C;(Ⅱ)求证:AB1平面A1DC;(Ⅲ)求

题目简介

如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧面ABB1A1,ACC1A1均为正方形,∠BAC=90°,点D是棱B1C1的中点.(Ⅰ)求证:A1D⊥平面BB1C1C;(Ⅱ)求证:AB1平面A1DC;(Ⅲ)求

题目详情

如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧面ABB1A1,ACC1A1均为正方形,∠BAC=90°,点D是棱B1C1的中点.
(Ⅰ)求证:A1D⊥平面BB1C1C;
(Ⅱ)求证:AB1平面A1DC;
(Ⅲ)求二面角D﹣A1C﹣A的余弦值.
题型:解答题难度:中档来源:宁夏自治区期末题

答案

(Ⅰ)证明:因为侧面ABB1A1,ACC1A1均为正方形,
所以AA1⊥AC,AA1⊥AB,
所以AA1⊥平面ABC,三棱柱ABC﹣A1B1C1是直三棱柱.
因为A1D平面A1B1C1,
所以CC1⊥A1D,
又因为A1B1=A1C1,D为B1C1中点,
所以A1D⊥B1C1.
因为CC1∩B1C1=C1,
所以A1D⊥平面BB1C1C.
(Ⅱ)证明:连接AC1,交A1C于点O,连接OD,
因为ACC1A1为正方形,
所以O为AC1中点,
又D为B1C1中点,
所以OD为△AB1C1中位线,所以AB1OD,
因为OD平面A1DC,AB1平面A1DC,
所以AB1平面A1DC.
(Ⅲ)解:因为侧面ABB1A1,ACC1A1均为正方形,∠BAC=90°,
所以AB,AC,AA1两两互相垂直,
如图所示建立直角坐标系A﹣xyz.设AB=1,则.,设平面A1DC的法向量为n=(x,y,z),
则有,x=﹣y=﹣z,
取x=1,得n=(1,﹣1,﹣1).
又因为AB⊥平面ACC1A1,所以平面ACC1A1的法向量为

因为二面角D﹣A1C﹣A是钝角,
所以,二面角D﹣A1C﹣A的余弦值为

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