如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,側(cè)棱AA1⊥底面ABC,AB⊥BC,D為AC的中點(diǎn),AA1=AB=2,四棱錐B-AA1C1D的體積為3.
(1)求證:AB1∥平面BC1D;
(2)求直線(xiàn)A1C1與平面BDC1所成角的正弦值;
(3)求二面角C-BC1-D的正切值.
分析:(1)欲證AB1∥平面BC1D,只需證明AB1平行平面BC1D中的一條直線(xiàn),利用三角形的中位線(xiàn)平行與第三邊,構(gòu)造一個(gè)三角形AB1C,使AB1成為這個(gè)三角形中的邊,而中位線(xiàn)OD恰好在平面BC1D上,就可得到結(jié)論.
(2)作BE⊥AC,垂足為E,則BE⊥平面AA1C1C.設(shè)BC=a,在Rt△ABC中,BE=
AB•BC
AC
=
2a
4+a2
,利用四棱錐B-AA1C1D的體積,可求得BC=3,從而可求BE=
6
13
,根據(jù)VA1-C1BD=VB-A1C1D可求A1到平面C1BD的距離,從而可求直線(xiàn)A1C1與平面BDC1所成角的正弦值;
(3)先根據(jù)AA1=AB=2,四棱錐B-AA1C1D的體積為3,求出BC長(zhǎng),利用三垂線(xiàn)定理,取BC中點(diǎn)M,連接DM,DM⊥平面BCC1,作MN⊥NC1與N,連接DN,則DN⊥BC1,則∠DNM為二面角C-BC1-D的平面角.再把角∠DNM放到三角形DMN中求出正切值即可.
解答:解:(1)證明:連接B1C,設(shè)B1C與BC1相交于點(diǎn)O,連接OD,
∵四邊形BCC1B是平行四邊形,
∴點(diǎn)O為B1C的中點(diǎn),
∵D為AC的中點(diǎn),
∴OD為△AB1C的中位線(xiàn),
∴OD∥AB1
∵OD?平面BC1D,AB1?平面BC1D,
∴AB1∥平面BC1D
(2)作BE⊥AC,垂足為E,
∵側(cè)棱AA1⊥底面ABC,BE?底面ABC
∴AA1⊥BE
∵AA1∩AC=A
∴BE⊥平面AA1C1C.
設(shè)BC=a,在Rt△ABC中,BE=
AB•BC
AC
=
2a
4+a2

∴四棱錐B-AA1C1D的體積V=
1
3
×
1
2
(A1C1+AD)•AA1•BE=a=3,即BC=3
∴BE=
6
13

在三角形C1BD中,BC1=
13
,BD=
13
2
,C1D=
29
2
,
cos∠C1BD=
9
13
,
sin∠C1BD=
4
13
=
2
13
13

SC1BD=
13
2

設(shè)A1到平面C1BD的距離為h,則根據(jù)VA1-C1BD=VB-A1C1D,
可得
1
3
×
13
2
×h=
1
3
×
1
2
×2×
13
×
6
13

h=
12
13

設(shè)直線(xiàn)A1C1與平面BDC1所成角為α,∴sinα=
h
13
=
12
13

(3)依題意知,AB=BB1=2,
∵AA1⊥底面ABC,AA1?底面AA1C1C,
∴平面ABC⊥平面AA1C1C,且平面ABC∩平面AA1C1C=AC
取BC中點(diǎn)M,連接DM,DM⊥平面BCC1,作MN⊥NC1與N,連接DN,則DN⊥BC1
∠DNM為二面角C-BC1-D的平面角.
在△DMN中,DM=1,MN=
3
13
,tan∠DNM=
13
3

∴二面角C-BC1-D的正切值為
13
3
點(diǎn)評(píng):本題以三棱柱為載體,考查線(xiàn)面平行,考查線(xiàn)面角,考查面面角,解題的關(guān)鍵是正確運(yùn)用線(xiàn)面平行的判定,作出線(xiàn)面角,面面角,計(jì)算較繁,需要細(xì)心
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精英家教網(wǎng)如圖,在三棱柱ABC-A'B'C'中,若E、F分別為AB、AC的中點(diǎn),平面EB'C'F將三棱柱分成體積為V1、V2的兩部分,那么V1:V2為( 。
A、3:2B、7:5C、8:5D、9:5

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如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,A1A=AC=2,BC=1,AB=
5
,則此三棱柱的側(cè)視圖的面積為( 。

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如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,四邊形A1ABB1為菱形,∠A1AB=60°,四邊形BCC1B1為矩形,若AB⊥BC且AB=4,BC=3
(1)求證:平面A1CB⊥平面ACB1;
(2)求三棱柱ABC-A1B1C1的體積.

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(2013•通州區(qū)一模)如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,CC1⊥底面ABC,AC=BC=2,AB=2
2
,CC1=4,M是棱CC1上一點(diǎn).
(Ⅰ)求證:BC⊥AM;
(Ⅱ)若N是AB上一點(diǎn),且
AN
AB
=
CM
CC1
,求證:CN∥平面AB1M;
(Ⅲ)若CM=
5
2
,求二面角A-MB1-C的大。

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科目:高中數(shù)學(xué) 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥面ABC,AC⊥BC,E分別在線(xiàn)段B1C1上,B1E=3EC1,AC=BC=CC1=4.
(1)求證:BC⊥AC1;
(2)試探究:在AC上是否存在點(diǎn)F,滿(mǎn)足EF∥平面A1ABB1,若存在,請(qǐng)指出點(diǎn)F的位置,并給出證明;若不存在,說(shuō)明理由.

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