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如圖,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AC=BC=CC1,M是A1B的中點.
(Ⅰ)在線段B1C1上是否存在一點N,使得MN⊥平面A1BC?若存在,找出點N的位置幷證明;若不存在,請說明理由;
(Ⅱ)求平面A1AB和平面A1BC所成角的大小.

【答案】分析:(I)由直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,可以C為原點,CA、CB、CC1所在直線分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,設出N點坐標,根據MN⊥平面A1BC,則=0,=0,構造方程組,若方程組有解,則存在滿足條件點N,若方程組無解,則不存在滿足條件點N;
(II)分別求出平面A1AB和平面A1BC的法向量,代入向量夾角公式,求出平面A1AB和平面A1BC所成角的余弦值,進而可以求出平面A1AB和平面A1BC所成角的.
解答:解:(Ⅰ)根據題意CA、CB、CC1兩兩互相垂直
如圖:以C為原點,CA、CB、CC1所在直線分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系
設AC=BC=CC1=a,則A1(a,0,a),,B(0,a,0),B1(0,a,a),A(a,0,0),C1(0,0,a),
假設在B1C1上存在一點N,使MN⊥平面A1BC,設N(0,y,a)
所以=(a,-a,a),=(a,0,a),
=0,=0,得:
∴N在線段B1C1的中點處(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知MN⊥平面A1BC,則平面A1BC的一個法向量為
取AB中點D,連接CD,易證CD⊥平面A1AB
∴可得面A1AB的一個法向量(8分)

所以面A1AB和面A1BC所成的角為.(12分)
點評:本題考查的知識點是二面角的平面角及求法,直線與平面垂直的判定,其中建立適當的空間坐標系,將空間線線垂直及面面夾角問題轉化為向量垂直和向量夾角問題是解答本題的關鍵.
練習冊系列答案
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如圖,在直三棱柱AB-A1B1C1中.∠ BAC=90°,AB=AC=AA1 =1.D是棱CC1上的一P是AD的延長線與A1C1的延長線的交點,且PB1∥平面BDA.

(I)求證:CD=C1D:

(II)求二面角A-A1D-B的平面角的余弦值; 

(Ⅲ)求點C到平面B1DP的距離.

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    如圖,在直三棱柱AB-A1B1C1中.∠ BAC=90°,AB=AC=AA1 =1.D是棱CC1上的一[來源:]

P是AD的延長線與A1C1的延長線的交點,且PB1∥平面BDA.

(I)求證:CD=C1D:

(II)求二面角A-A1D-B的平面角的余弦值;   

(Ⅲ)求點C到平面B1DP的距離.

 

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科目:高中數學 來源:2011年高考試題數學理(四川卷)解析版 題型:解答題

 (本小題共l2分)

    如圖,在直三棱柱AB-A1B1C1中.∠ BAC=90°,AB=AC=AA1 =1.D是棱CC1上的一

P是AD的延長線與A1C1的延長線的交點,且PB1∥平面BDA.

(I)求證:CD=C1D:

(II)求二面角A-A1D-B的平面角的余弦值;   

(Ⅲ)求點C到平面B1DP的距離.

 

 

 

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科目:高中數學 來源:四川省高考真題 題型:解答題

如圖,在直三棱柱AB-A1B1C1中,∠ BAC=90°,AB=AC=AA1=1,D是棱CC1上一點,P是AD的延長線與A1C1的延長線的交點,且PB1∥平面BDA。
(I)求證:CD=C1D;
(II)求二面角A-A1D-B的平面角的余弦值;
(Ⅲ)求點C到平面B1DP的距離

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科目:高中數學 來源: 題型:

    如圖,在直三棱柱AB-A1B1C1中.∠ BAC=90°,AB=AC=AA1 =1.D是棱CC1上的一點,P是AD的延長線與A1C1的延長線的交點,且PB1∥平面BDA.

(I)求證:CD=C1D:

(II)求二面角A-A1D-B的平面角的余弦值;

(Ⅲ)求點C到平面B1DP的距離.

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