(2004?黑龙江)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,AC=1,CB=2,侧棱AA1=1,侧面AA1B1B的两条对角

2025-05-01 15:27:44
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回答1:

解答:解:法一:(I)如图,连接CA1、AC1、CM,则CA1=

2

∵CB=CA1=
2
,∴△CBA1为等腰三角形,
又知D为其底边A1B的中点,∴CD⊥A1B,
∵A1C1=1,C1B1=
2
,∴A1B1=
3

又BB1=1,∴A1B=2,
∵△A1CB为直角三角形,D为A1B的中点,CD=
1
2
A1B=1,CD=CC1
又DM=
1
2
AC1=
2
2
,DM=C1M,∴△CDM≌△CC1M,∠CDM=∠CC1M=90°,即CD⊥DM,
因为A1B、DM为平面BDM内两条相交直线,所以CD⊥平面BDM.

(II)设F、G分别为BC、BD的中点,连接B1G、FG、B1F,
则FG∥CD,FG=
1
2
CD.∴FG=
1
2
,FG⊥BD.
由侧面矩形BB1A1A的对角线的交点为D,知BD=B1D=
1
2
A1B=1,
所以△BB1D是边长为1的正三角形,于是B1G⊥BD,B1G=
3
2

∴∠B1GF是所求二面角的平面角.
又B1F2=B1B2+BF2=1+(
2
2
2=
3
2

∴cos∠B1GF=
B1G2+FG2-B1F2
2B1G?FG
=
(
3
2
)
2
+(
1
2
)
2
-
3
2
2?
3
2
?
1
2
=-
3
3

即所求二面角的大小为π-arccos
3
3


法二:如图以C为原点建立坐标系.
(I)B(
2
,0,0),B1
2
,1,0),A1(0,1,1),D(
2
2
1
2
1
2
),
M(
2
2
,1,0),
CD
=(
2
2
1
2
1
2
),
A1B
=(