Question

（本题满分12分）

如图，在直三棱柱ABC-A₁B₁C₁中，E是BC的中点。

   （1）求异面直线AE与A₁C所成的角；

   （2）若G为C₁C上一点，且EG⊥A₁C，试确定点G的位置；

   （3）在（2）的条件下，求二面角A₁-AG-E的大小

Answer

【解析】
（1）取B1C1的中点E1，连A1E1，E1C，则AE∥A1E1，∴∠E1A1C是异面直线A

与A1C所成的角。设，则

中， 。

所以异面直线AE与A1C所成的角为。  ------------------4分

   （2）．由（1）知，A1E1⊥B1C1,

又因为三棱柱ABC-A1B1C1是直三棱柱

⊥BCC1B1,又EG⊥A1C   CE1⊥EG．

∠=∠GEC  ~

即得

所以G是CC1的中点             ---------------------------- --8分

   （3）连结AG,设P是AC的中点，过点P作PQ⊥AG于Q,连EP,EQ,则EP⊥AC．

又平面ABC⊥平面ACC1A1   EP⊥平面ACC1A1 

而PQ⊥AG   EQ⊥AG．∠PQE是二面角C-AG-E的平面角．

由EP=a,AP=a,PQ=,得

所以二面角C-AG-E的平面角是   ，而所求二面角是二面角C-AG-E的补角，故二面角的平面角是  ------------------12分

【解析】略