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如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=BC=AB=2,AB⊥BC.M、...

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=BC=AB=2,AB⊥BC.M、N分别是AC和BB1的中点.
(1)求二面角B1-A1C-C1的大小.
(2)证明:在AB上存在一个点Q,使得平面QMN⊥平面A1B1C,并求出BQ的长度.

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(1)建立空间直角坐标系,写出点的坐标与向量的坐标,再分别设出两个平面的法向量,然后利用法向量与平面上的向量数量积等于0,分别求出两个平面的一个法向量,再根据两个向量的有关运算求出两个向量的夹角,进而转化为二面角的平面角的余弦值求出答案即可. (2)设Q(t,0,0),由两个平面垂直得到两个平面的法向量垂直,再分别求出两个平面的法向量利用其数量积等于0即可求出t的数值,进而得到答案. 【解析】 如图建立空间直角坐标系…(1分) (1)由题意可得:A1(2,0,2),B1(0,0,2),C(0,2,0),C1(0,2,2) 所以 设平面A1CB1的法向量为,平面A1CC1的法向量为 则有(3分) 同理:(5分) 设二面角B1-A1C-C1为θ,由图形知此二面角是个锐角 所以 ∴二面角B1-A1C-C1的大小为60°.…(7分) (2)设Q(t,0,0)…(9分) ∵M(1,1,0),N(0,0,1) ∴, 设平面QMN的法向量为 即有:…(11分) 由(1)可知平面A1CB1的法向量为 ∵平面QMN⊥平面A1B1C ∴,即2t-1=0,解得:, 所以在AB上存在一个点Q,使得平面QMN⊥平面A1B1C,并且.…(14分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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