Question

（本小题满分13分）

如图，在直三棱柱ABC-A₁B₁C₁中，平面A₁BC⊥侧面A₁ABB₁.

（Ⅰ）求证：AB⊥BC；

（Ⅱ）若直线AC与平面A₁BC所成的角为θ,二面角A₁-BC-A的大小为φ．判断θ与φ的大小关系，并予以证明.

Answer

【解析】（Ⅰ）证明：如右图，过点A在平面A1ABB1内作

AD⊥A1B于D，则

由平面A1BC⊥侧面A1ABB1,且平面A1BC侧面A1ABB1=A1B,得

AD⊥平面A1BC,又BC平面A1BC，

所以AD⊥BC. ……………………………………………………...2分

因为三棱柱ABC—A1B1C1是直三棱柱，

则AA1⊥底面ABC，

所以AA1⊥BC．……………………………………………..……..…3分

又AA1AD=A,从而BC⊥侧面A1ABB1，

又AB侧面A1ABB1，故AB⊥BC. ………………………..…...4分

（Ⅱ）解法1：连接CD，则由（Ⅰ）知是直线AC与平面A1BC所成的角，……………………………………….………………...6分

是二面角A1—BC—A的平面角，即

于是在Rt△ADC中，在Rt△ADB中，…...8分

由AB＜AC，得………………………………….……...11分

又所以．…………………………………………....13分