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 [2012·重庆卷] 已知在直三棱柱ABCA1B1C1中,AB=4,ACBC=3,DAB的中点.

(1)求异面直线CC1AB的距离;

(2)若AB1A1C,求二面角A1CDB1的平面角的余弦值.

图1-3

解:(1)因ACBCDAB的中点,故CDAB.

又直三棱柱中,CC1⊥面ABC,故CC1CD,所以异面直线CC1AB的距离为CD.

(2)解法一:由CDABCDBB1,故CD⊥面A1ABB1,从而CDDA1CDDB1,故∠A1DB1为所求的二面角A1CDB1的平面角.

A1DA1C在面A1ABB1上的射影,又已知AB1A1C,由三垂线定理的逆定理得AB1A1D,从而∠A1AB1,∠A1DA都与∠B1AB互余,因此∠A1AB1=∠A1DA,所以Rt△A1AD∽Rt△B1A1A,因此,得AAAD·A1B1=8.

从而A1D=2B1DA1D=2

所以在△A1DB1中,由余弦定理得

cos∠A1DB1.

解法二:如下图,过DDD1AA1A1B1D1,在直三棱柱中,由(1)知DBDCDD1两两垂直,以D为原点,射线DBDCDD1分别为x轴、y轴、z轴的正半轴建立空间直角坐标系Dxyz.

设直三棱柱的高为h,则A(-2,0,0),A1(-2,0,h),B1(2,0,h),C(0,,0),从而=(4,0,h),=(2,,-h).

·=0,即8-h2=0,因此h=2.

图1-4

=(-2,0,2),=(2,0,2),=(0,,0).

设平面A1CD的法向量为m=(x1y1z1),则mm,即

z1=1,得m=(,0,1).

设平面B1CD的法向量为n=(x2y2z2),则nn,即

z2=-1,得n=(,0,-1),所以

cos〈mn〉=.

所以二面角A1CDB1的平面角的余弦值为.

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A.(0,)  B.(0,)

C.(1,)  D.(1,)

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