如图,在直三棱柱ABC—A1B1C1中,AB=BC,D,E分别为BB1,AC1的中点.(1)证明:ED为

如图,在直三棱柱ABC—A1B1C1中,AB=BC,D,E分别为BB1,AC1的中点.

(1)证明:ED为异面直线BB1与AC1的公垂线;

(2)设AA1=AC=AB,求二面角A1—AD—C1的大小.

答案

(1)证明:如图,建立直角坐标系O—xyz,其中原点O为AC的中点

设A(a,0,0),B(0,b,0),B1(0,b,2c),

则C(-a,0,0)、C1(-a,0,2c)、E(0,0,c)、D(0,b,c).

=(0,b,0),=(0,0,2c).

=0,∴ED⊥BB1

=(-2a,0,2c),

·=0,∴ED⊥AC1.

∴ED是异面直线BB1与AC1的公垂线.

(2)解:不妨设A(1,0,0),

则B(0,1,0),C(-1,0,0),A1(1,0,2),

=(-1,-1,0)、=(-1,1,0)、=(0,0,2)

·=0、·=0,即BC⊥AB,BC⊥AA1,

又AB∩AA1=A,∴BC⊥平面A1AD.

又E(0,0,1),D(0,1,1),C(-1,0,0),

=(-1,0,-1), =(-1,0,1),C=(0,1,0),

·=0, ·=0,即EC⊥AE,EC⊥ED.

又AE∩ED=E,∴EC⊥平面C1AD.

cos〈

,〉=,即得的夹角为60°.

∴二面角A1—AD—C1为60°.


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