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正三棱柱abc 在正三棱柱ABC-A

2021-04-09知识5

在正三棱柱 (1)见解析(2)存在(1)证明:连接 DC 1,因为 ABC-A 1 B 1 C 1 为正三棱柱,所以△ABC 为正三角形,又因为 D 为 AC 的中点,所以 BD⊥AC,又平面 ABC⊥平面 ACC 1 A 1,所以 BD⊥平面 ACC 1 A 1,所以 BD⊥DE.因为 AE∶EA 1=1∶2,AB=2,AA 1=,所以 AE=,AD=1,所以在Rt△ADE 中,∠ADE=30°,在Rt△DCC 1 中,∠C 1 DC=60°,所以∠EDC 1=90°,即 ED⊥DC 1,又 BD∩DC 1=D,所以 ED⊥平面 BDC 1,BC 1 ?面 BDC 1,所以 ED⊥BC 1.(2)解 假设存在点 E 满足条件,设 AE=h.取 A 1 C 1 的中点 D 1,连接DD 1,则DD 1⊥平面 ABC,所以DD 1⊥AD,DD 1⊥BD,分别以 DA,DB,DD 1 所在直线为 x,y,z 轴建立空间直角坐标系 D-xyz,则 A(1,0,0),B(0,0),E(1,0,h),所以=(0,0),=(1,0,h),=(-1,0),=(0,0,h),设平面 DBE 的一个法向量为 n 1=(x 1,y 1,z 1),则,令 z 1=1,得 n 1=(-h,0,1),同理,平面 ABE 的一个法向量为 n 2=(x 2,y 2,z 2),则,∴n 2=(,1,0).cos〈n 1,n 2〉=cos 60°=.解得 h=<;,故存在点 E,当 AE=时,二面角 D-BE-A 等于60°.

在正三棱柱ABC-A 三棱柱ABC-A1B1C1是正三棱柱AA1、CC1平行且相等,可得∠AA1B就是异面直线A1B与CC1所成的角AA1=3AB,得Rt△AA1B中,tan∠AA1B=ABAA1=33AA1B=30°,即异面直线A1B与CC1所成的角等于30°故答案为:30°

在正三棱柱ABC- 略证法1:如图.AB=BE=a,△ABE为等腰直角三角形,AE=.取CF的中点为G,连结EG,则BEGC为平行四边形,BC=EG=a.BC⊥,∴EG⊥GF.EGF为直角三角形.EG=GF=a,∴EF=.AEF为等腰三角形.分别取AF和AC的中点M、N,则MN∥CF且MN=CF=a=BE.四边形BNME为平行四边形,从而有EM∥BN.由于侧面⊥底面ABC,且两个平面的交线为AC,BN⊥AC,BN平面ABC,∴BN⊥平面.从而有EM⊥平面.又EM平面AEF,∴平面AEF⊥平面,即平面AEF⊥平面ACF.要证平面平面ACF,只需平面ACF的一条垂线,又平面AEF∩平面ACF=AF,所以,这条垂线应垂直于AF,易证△AEF为等腰三角形,所以这条垂线也是AF边上的中线.证法2:如图,BE=a,CF=2a,BE∥CF,延长FE,设FE的延长线与CB的延长线相交于点D,连结AD,则.DB=BC=a=AB.ABD为等腰三角形,且∠ABD=120°.DAB=∠BDA=30°.DAC=90°,即DA⊥AC.又∵FC⊥平面ACD,DA平面ACD,∴FC⊥DA.AC∩FC=C,∴DA⊥平面ACF.又DA平面AEF,∴平面AEF⊥平面ACF.由于平面ABC⊥平面,因此,要证平面AEF⊥平面ACF,只需证明平面AEF与平面ABC的交线垂直于平面ACF即可.

#正三棱柱abc

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