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如图,平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,∠BAD=∠BAA1=∠DAA1=60°,
(1)当AA1=3,AB=2,AD=2,求AC1的长;
(2)当底面ABCD是菱形时,求证:CC1⊥BD.
分析:(1)利用空间向量的加法法则可得
AC1
=
AB
+
AD
+
AA1
,再利用数量积的性质可得
AC1
2
=(
AB
+
AD
+
AA1
)2
=
AB
2
+
AD
2
+
AA1
2
+2
AB
AD
+2
AB
AA1
+2
AD
AA1
,再利用数量积的性质即可得出.
(2)连接AC、BD,相交于点O.利用菱形的性质可得AC⊥BD.OD=OB.再连接A1B,A1D,A1O.利用已知可证明△A1AB≌△A1AD,得到A1B=A1D,利用等腰三角形的性质可得A1O⊥BD.再利用线面垂直的判定定理即可证明结论.
解答:(1)解:如图所示.
|
AB
|=|
AD
|=2
|
AA1
|
=3,∠BAD=∠BAA1=∠DAA1=60°,
AB
AD
=|
AB
|•|
AD
|×cos60°
=2×2×
1
2
=2,
AB
AA1
=
AD
AA1
=|
AD
|•|
AA1
|
×cos60°=2×3×
1
2
=3,
AC1
=
AB
+
AD
+
AA1

AC1
2
=(
AB
+
AD
+
AA1
)2
=
AB
2
+
AD
2
+
AA1
2
+2
AB
AD
+2
AB
AA1
+2
AD
AA1

=22+22+32+2×2+2×2×3=33.
|
AC1
|
=
33

(2)证明:连接AC、BD,相交于点O.∵底面ABCD是菱形,∴AC⊥BD.OD=OB.
再连接A1B,A1D,A1O.在△A1AB和△A1AD中,∵AB=AD,∠BAA1=∠DAA1=60°,AA1公用,
∴△A1AB≌△A1AD,∴A1B=A1D,又OD=OB,∴A1O⊥BD.
∵A1O与CC1是相交直线,∴BD⊥对角面ACC1A1
∴BD⊥CC1
点评:本题综合考查了空间向量的加法法则、数量积的性质、菱形的性质、三角形的全等判定与性质、等腰三角形的性质、线面垂直的判定与性质等基础知识与基本技能方法,属于难题.
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