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高中数学试题
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如图所示,已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AD⊥DCAB∥DC,且满足...
如图所示,已知直四棱柱ABCD-A
1
B
1
C
1
D
1
中,AD⊥DCAB∥DC,且满足
DC-DD
1
=2AD=2AB=2.
(1)求证:DB⊥平面B
1
BCC;
(2)求二面角A
1
-BD-C
1
的余弦值.
(1)设E是DC的中点,连接BE,BD⊥BC,又BD⊥BB1,B1B∩BC=B,根据线面垂直的判定定理可知BD⊥平面BCC1B1; (2)取DB的中点F,连接A1F,取DC1的中点M,连接FM,根据二面角的定义证得∠A1FM为二面角A1-BD-C1的平面角,取D1C1的中点H,连接A1H,HM,在Rt△A1HM中求出∠A1FM即可. 【解析】 (1)设E是DC的中点,连接BE, 则四边形DABE为正方形,∴BE⊥CD.故BD=,BC=,CD=2, ∴∠DBC=90°,即BD⊥BC. 又BD⊥BB1,B1B∩BC=B ∴BD⊥平面BCC1B1,(6分) (2)由(I)知DB⊥平面BCC1B1, 又BC1⊂平面BCC1B1,∴BD⊥BC1, 取DB的中点F,连接A1F,又A1D=A1B, 则A1F⊥BD.取DC1的中点M,连接FM,则FM∥BC1,∴FM⊥BD. ∴∠A1FM为二面角A1-BD-C1的平面角. 连接A1M,在△A1FM中,A1F=, FM===, 取D1C1的中点H,连接A1H,HM,在Rt△A1HM中, ∵A1H=,HM=1,∴A1M=. ∴cos∠A1FM=. ∴二面角A1-BD-C1的余弦值为.
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考点分析:
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