Question

（本小题满分１２分）
如图，在直三棱柱中，、分别为、的中点。
（I）证明：ED为异面直线与的公垂线；
（II）设求二面角的大小。

Answer 1

Ⅰ）设O为AC中点，连结EO，BO，则EO又，所以EODB，
EOBD为平行四边行，ED∥OB。                            ……2分
∵AB=BC，∴RO⊥AC，
又平面ABC⊥平面ACC₁A₁，BO面ABC，故BO⊥平面ACC₁A₁，
∴ED⊥平面ACC₁A₁，ED⊥AC₁、ED⊥CC₁，
∴ED⊥BB₁，ED为异面直线AC₁与BB₁的公垂线。        ……6分
（Ⅱ）连结A₁E，由AA₁=AC=AB可知，A₁ACC₁为正方形，
∴A₁E⊥AC₁，又由ED⊥平面A₁ACC₁和ED平面ADC₁知平面ADC₁⊥平面A₁ACC₁，
∴A₁E⊥平面ADC_1，作EF⊥AD，垂足为F，连结A₁F，则A₁F⊥AD,∠A₁FE为二面角的平面角。
不妨设AA₁=2，
则AC=2，AB=，ED=OB=1，EF=，
∴∠A₁EF=60^O。
所以二面角为60^O。                                    ……12分
解法二：
（Ⅰ）如图，建立直角坐标系O-xyz，其中原点O为AC的中点。
设A（a,0,0）,B(0,b,0),B₁(0,b,2c).
则C（ ……3分


又        
所以ED是异面直线BB₁与AC₁的公垂线。       ……6分
（Ⅱ）不妨设A（1，0，0）
则B（0，1，0），C（-1，0，0），A（1，0，2），

∴         BC⊥面A₁AD.
又        
∴         EC⊥面C₁AD.                                          ……10分
的夹角为60⁰ 
所以二面角为60°。                                    ……12

略