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如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=2,AB=AC=1,∠BAC=9...

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=2,AB=AC=1,∠BAC=90°,点M是BC的中点,点N在侧棱CC1上.
(1)当线段CN的长度为多少时,NM⊥AB1
(2)若MN⊥AB1,求异面直线B1N与AB所成的角的正切值;
(3)若MN⊥AB1,求二面角A-B1N-M的大小
(4)若MN⊥AB1,求点M到平面AB1N的距离.

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(1)先根据条件得到MN⊥面AB1M,再结合B1C12+NC12=B1M2+NM2即可求出结论. (2)AB平行于A1B1,∠A1BN就是异面直线所成的角,转化为求∠A1BN (3)作ME⊥B1N,交B1N于E可得∠AEM为二面角A--B1N-M的平面角;计算出tan∠AEM即可. (4)作MH⊥AE于H,根据条件得到MH的长即为点M到平面AB1N的距离,然后在直角三角形AME中,求出MH即可. 【解析】 (1)∵在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=2,AB=AC=1,∠BAC=90°,点M为BC中点, ∴AM⊥BC,AM⊥面BCC1B1 ∴AM⊥MN,NM⊥AB1;AM∩AB1=A 所以MN⊥AB1M BC=B1C1=, 设CN=x,则NC1=2-x B1C12+NC12=B1M2+NM2 2+(2-x)2=22+++x2, 解得x=. (2)∵AB∥A1B1 ∴异面直线B1N与AB所成的角为∠A1BN ∵面ABB1A1⊥面ACC1A1, ∴B1A1⊥面ACC1A1,B1A1⊥A1N A1N===. ∴tan∠A1BN==. (3)连接AM,M为BC中点,∴AM⊥BC,AM⊥面BCC1B1 作ME⊥B1N,交B1N于E,连接AE,∴AE⊥B1N (三垂线定理) ∴∠AEM为二面角A--B1N-M的平面角 =22++=⇒B1N=. NM2=+ 设EN=x,∵△B1NM为直角三角形,∴NM2=x•B1N 即=⇒x=. ME== AM=, ∴tan∠AEM==1 ∴二面角A-B1N-M为45°. (4)作MH⊥AE于H,① 由第三问得B1N⊥平面AEM,所以B1N⊥MH,② AE∩B1N=E    ③ 结合①②③得:MH⊥平面AB1N; ∴MH的长即为点M到平面AB1N的距离 在直角三角形AME中,MH=MEsin∠AEM=MEsin45°=×=. 即点M到平面AB1N的距离为:.
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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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