如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BB1=BC,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点.(1)求证:B1C∥平面A1BD
如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BB1=BC,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点.(1)求证:B1C∥平面A1BD;(2)求证:B1C1⊥平面ABB1...
如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BB1=BC,AC1⊥平面A1BD,D为AC的中点.(1)求证:B1C∥平面A1BD;(2)求证:B1C1⊥平面ABB1A1;(3)在CC1上是否存在一点E,使得∠BA1E=45°,若存在,试确定E的位置,并判断平面A1BD与平面BDE是否垂直?若不存在,请说明理由.
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证明:(1)连接AB1与A1B相交于点M,连接MD,则点M为AB1的中点.
又D为AC的中点,由三角形的中位线定理可得:MD∥B1C.
又∵B1C?平面A1BD,MD?平面A1BD,
∴B1C∥平面A1BD;
(2)∵AB=B1B,及直三棱柱ABC-A1B1C1中,
∴四边形ABB1A1为正方形,BB1⊥B1C1.
∴A1B⊥AB1.
又AC1⊥平面A1BD,∴AC1⊥A1B,
又AB1∩AC1=A.
∴A1B⊥平面AB1C1,∴A1B⊥B1C1.
∵A1B∩BB1=B,∴B1C1⊥平面ABB1A1.
(3)设AB=a,CE=x,
∵B1C1⊥A1B1,在Rt△A1B1C1中,有A1C1=
a,同理A1B1=a,∴C1E=a-x.
∴A1E=
=
,BE=
,
∴在△A1BE中,由余弦定理得BE2=A1B2+A1E2-2A1B?A1Ecos45°,
即a2+x2=2a2+x2+3a2-2ax-2
a
×
.
∴
又D为AC的中点,由三角形的中位线定理可得:MD∥B1C.
又∵B1C?平面A1BD,MD?平面A1BD,
∴B1C∥平面A1BD;
(2)∵AB=B1B,及直三棱柱ABC-A1B1C1中,
∴四边形ABB1A1为正方形,BB1⊥B1C1.
∴A1B⊥AB1.
又AC1⊥平面A1BD,∴AC1⊥A1B,
又AB1∩AC1=A.
∴A1B⊥平面AB1C1,∴A1B⊥B1C1.
∵A1B∩BB1=B,∴B1C1⊥平面ABB1A1.
(3)设AB=a,CE=x,
∵B1C1⊥A1B1,在Rt△A1B1C1中,有A1C1=
2 |
∴A1E=
2a2+(a-x)2 |
x2-2ax+3a2 |
a2+x2 |
∴在△A1BE中,由余弦定理得BE2=A1B2+A1E2-2A1B?A1Ecos45°,
即a2+x2=2a2+x2+3a2-2ax-2
2 |
3a2+x2-2ax |
| ||
2 |
∴
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