[2012·重庆卷] 已知在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AC=BC=3,D为AB的中点.
(1)求异面直线CC1和AB的距离;
(2)若AB1⊥A1C,求二面角A1-CD-B1的平面角的余弦值.
图1-3
解:(1)因AC=BC,D为AB的中点,故CD⊥AB.
又直三棱柱中,CC1⊥面ABC,故CC1⊥CD,所以异面直线CC1和AB的距离为CD==.
(2)解法一:由CD⊥AB,CD⊥BB1,故CD⊥面A1ABB1,从而CD⊥DA1,CD⊥DB1,故∠A1DB1为所求的二面角A1-CD-B1的平面角.
因A1D是A1C在面A1ABB1上的射影,又已知AB1⊥A1C,由三垂线定理的逆定理得AB1⊥A1D,从而∠A1AB1,∠A1DA都与∠B1AB互余,因此∠A1AB1=∠A1DA,所以Rt△A1AD∽Rt△B1A1A,因此=,得AA=AD·A1B1=8.
从而A1D==2,B1D=A1D=2,
所以在△A1DB1中,由余弦定理得
cos∠A1DB1==.
解法二:如下图,过D作DD1∥AA1交A1B1于D1,在直三棱柱中,由(1)知DB,DC,DD1两两垂直,以D为原点,射线DB,DC,DD1分别为x轴、y轴、z轴的正半轴建立空间直角坐标系D-xyz.
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).
由⊥得·=0,即8-h2=0,因此h=2.
图1-4
故=(-2,0,2),=(2,0,2),=(0,,0).
设平面A1CD的法向量为m=(x1,y1,z1),则m⊥,m⊥,即
取z1=1,得m=(,0,1).
设平面B1CD的法向量为n=(x2,y2,z2),则n⊥,n⊥,即
取z2=-1,得n=(,0,-1),所以
cos〈m,n〉===.
所以二面角A1-CD-B1的平面角的余弦值为.
科目:高中数学 来源: 题型:
[2012·重庆卷] 设四面体的六条棱的长分别为1,1,1,1,和a,且长为a的棱与长为的棱异面,则a的取值范围为( )
A.(0,) B.(0,)
C.(1,) D.(1,)
图1-2
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[2012·重庆卷] 已知在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=4,AC=BC=3,D为AB的中点.
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(2)若AB1⊥A1C,求二面角A1-CD-B1的平面角的余弦值.
图1-3
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(2)若AB1⊥A1C,求二面角A1-CD-B1的平面角的余弦值.
图1-3
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(2)若AB1⊥A1C,求二面角A1-CD-B1的平面角的余弦值.
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