(3)证明∠BDE为二面角ECDB的平面角,点E为BB1的中点,确定DE⊥A1D,再求三棱锥CA1DE的体积.解答:(1)证明:连结AC1,交A1C于点F,则F为AC1中点,又D是AB中点,连结DF,则BC1∥DF,因为DF平面A1CD,BC1平面A1CD,所以BC1∥平面A1CD.…(3分)(2)证明:直三棱柱ABCA1B1C1中,因为AA1AC,所以AC1⊥A1C…(4分)因为CA⊥CB,B1C1∥BC,所以B1C1⊥平面ACC1A1,所以B1C1⊥A1C…(6分)
f因为B1C1∩AC1C1,所以A1C⊥平面AB1C1所以A1C⊥AB1…(8分)(3)在直三棱柱ABCA1B1C1中,AA1⊥CD,因为ACCB,D为AB的中点,所以CD⊥AB,CD⊥平面ABB1A1.所以CD⊥DE,CD⊥DB,所以∠BDE为二面角ECDB的平面角.
在Rt△DEB中,
.
由AA1ACCB2,CA⊥CB,
所以
,
.
所以
,得BE1.所以点E为BB1的中点.…(11分)
又因为
,
,
,A1E3,
故
,故有DE⊥A1D
所以
…(14分)
点评:本题主要考查直线与平面平行、垂直等位置关系,考查线面平行、二面角的概念、求法、三棱锥CA1DE的体积等知识,考查空间想象能力和逻辑推理能力,是中档题.20
考点:直线与平面平行的判定;直线与平面垂直的判定;与二面角有关的立体几何综合题.
专题:计算题;证明题;压轴题.
分析:(1)连BD,设AC交于BD于O,由题意知SO⊥平面ABCD.以O为坐标原点,
分
别为x轴、y轴、z轴正方向,建立坐标系Oxyz,设底面边长为a,求出高SO,从而得到点S与点C
和D的坐标,求出向量与,计算它们的数量积,从而证明出OC⊥SD,则AC⊥SD;
f(2)根据题意先求出平面PAC的一个法向量和平面DAC的一个法向量,设所求二面角为θ,则,从而求出二面角的大小;
(3)在棱SC上存在一点E使BE∥平面PAC,根据(Ⅱ)知是平面PAC的一个法向量,设
,
求出,根据
可求出t的值,从而即当SE:EC2:1时,
,而BE不在平面PAC内,
故BE∥平面PAC解答:证明:(1)连BD,设AC交于BD于O,由题意知SO⊥平面ABCD.
以O为坐标原点,
分别为x轴、y轴、z轴正方向,建立坐标系Oxyz如图.
设底面边长为a,则高
.
于是
,
,
,
,
故OC⊥SD从而AC⊥SD
(2)由题设知,平面PAC的一个法向量
,
平面DAC的一个法向量
.
设所求二面角为θ,则
,
所求二面角的大小为30°.(3)在棱SC上存在一点E使BE∥平面PAC.由(Ⅱ)知是平面PAC的一个法向量,且
设
,
则
f而即当SE:EC2:1时,而BE不在平面PAC内,故BE∥平面PAC点评:本题主要考查了直线与平面平行的判定,以及空间r