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(2008•崇文区一模)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ABC=90°,AB=BC=AA1=2,D是AB的中点

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/11/08 05:37:25
(2008•崇文区一模)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ABC=90°,AB=BC=AA1=2,D是AB的中点.
(1)求AC1与平面B1BCC1所成角的正切值;
(2)求证:AC1∥平面B1DC;
(3)已知E是A1B1的中点,点P为一动点,记PB1=x.点P从E出发,沿着三棱柱的棱,按照E→A1→A的路线运动到点A,求这一过程中三棱锥P-BCC1的体积表达式V(x).
(1)∵直三棱柱ABC-A1B1C1,∴B1B⊥面ABC,
∴B1B⊥AB.又∵AB⊥BC,∴AB⊥面BCC1B1.(2分)
连接BC1,则∠AC1B为AC1与平面B1BCC1所成角.(3分)
依题设知,BC1=2
2,在Rt△ABC1中,tan∠AC1B=
AB
BC1=
2
2
2=

2
2.(5分)
(2)如图,连接DF,在△ABC1中,∵D、F分别为AB、BC1
的中点,

∴DF∥AC1,又∵DF⊂平面B1DC,AC1⊄平面B1DC,
∴AC1∥平面B1DC.(10分)
(3)PB1=x,S△BCC1=2.
当点P从E点出发到A1点,即x∈[1,2]时,由(1)同理可证PB1⊥面BB1C1C,
∴VP−BCC1=
1
3s△BCC1×PB1=
2x
3.
当点P从A1点运动到A点,即x∈[2,2
2]时,
VP−BCC1=
1
3S△BCC1×AB=
4
3.
∴三棱锥P-BCC1的体积表达式V(x)=