如图,在直棱柱ABC-A1B1C1中AB⊥BC,AB=BD=CC1=2,D为AC的中点.(I)证明AB1∥平面BDC1;(Ⅱ)证明A1C⊥平面BDC1;(Ⅲ)求二面角A-BC1-D的正切值.-数学

题目简介

如图,在直棱柱ABC-A1B1C1中AB⊥BC,AB=BD=CC1=2,D为AC的中点.(I)证明AB1∥平面BDC1;(Ⅱ)证明A1C⊥平面BDC1;(Ⅲ)求二面角A-BC1-D的正切值.-数学

题目详情

如图,在直棱柱ABC-A1B1C1中AB⊥BC,AB=BD=CC1=2,D为AC的中点.
(I)证明AB1平面BDC1
(Ⅱ)证明A1C⊥平面BDC1
(Ⅲ)求二面角A-BC1-D的正切值.360优课网
题型:解答题难度:中档来源:河西区一模

答案


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(I)证明:连接B1C与BC1相交于O,连接OD
在△CAB1中,∵O,D分别是B1C,AC的中点,
∴ODAB1
∵AB1⊄平面BDC1,OD⊂平面BDC1,
∴AB1平面BDC1;
(Ⅱ)证明:直棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面ABC
∵BD⊂平面ABC,∴AA1⊥BD
∵AB=BC=2,D为AC的中点,∴BD⊥AC
∵AA1∩AC=A,∴BD⊥平面AA1C1C
∴BD⊥A1C①
∵A1B1⊥B1C1,A1B1⊥B1B,B1C1∩B1B=B
∴A1B1⊥平面B1C1CB
∴A1B1⊥BC1
在正方形B1C1CB中,BC1⊥B1C,
∵B1C,A1B1⊂平面A1B1C,B1C∩A1B1=B1
∴BC1⊥平面A1B1C
∴BC1⊥A1C②
由①②,∵BD∩BC1=B,BD,BC1⊂平面BDC1,
∴A1C⊥平面BDC1;
(Ⅲ)建立如图所示的空间直角坐标系,则
CB1
=(-2,-2,0),
BD
=(1,0,1)
设平面BC1D的法向量
n1
=(x,y,z),则由
n1
CB1
=0
n1
BD
=0
,可得
-2x-2y=0
x+z=0
,∴可取
n1
=(1,1,-1)
∵平面BC1A的法向量
n2
=
B1C
=(2,2,0)
设二面角A-BC1-D的平面角为θ,则cosθ=cos<
n1
n2
>=
6
3

tanθ=
2
2

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