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在直三棱柱ABC-A 1 B 1 C 1 中,CA=CB=CC 1 =2,∠ACB=90°,E、F分别是BA、BC的中点

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/08 15:17:39
解法一:(Ⅰ)以C为原点,分别以CB、CA、CC 1 为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,则F(1,0,0),E(1,1,0),A(0,2,0),C 1 (0,0,2),
A C 1 =(0,-2,2)
设G(0,2,h),则
EG =(-1,1,h) .∵AC 1 ⊥EG,∴
EG •
A C 1 =0 .
∴-1×0+1×(-2)+2h=0.∴h=1,即G是AA 1 的中点.
(Ⅱ)设
m =(x,y,z) 是平面EFG的法向量,则
m ⊥
FE ,
m ⊥
EG .
所以
0×x+1×y+0×z=0
-x+y+z=0. 平面EFG的一个法向量m=(1,0,1)
∵ sinθ=
|
m •
A C 1 |
|
m |•|
A C 1 | =
2
2 ×2
2 =
1
2 ,
∴ θ=
π
6 ,即AC 1 与平面EFG所成角θ为
π
6
解法二:(Ⅰ)取AC的中点D,连接DE、DG,则ED ∥ BC
∵BC⊥AC,∴ED⊥AC.
又CC 1 ⊥平面ABC,而ED⊂平面ABC,∴CC 1 ⊥ED.
∵CC 1 ∩AC=C,∴ED⊥平面A 1 ACC 1
又∵AC 1 ⊥EG,∴AC 1 ⊥DG.
连接A 1 C,∵AC 1 ⊥A 1 C,∴A 1 C ∥ DG.
∵D是AC的中点,∴G是AA1的中点.
(Ⅱ)取CC 1 的中点M,连接GM、FM,则EF ∥ GM,
∴E、F、M、G共面.作C 1 H⊥FM,交FM的延长线于H,∵AC⊥平面BB 1 C 1 C,
C 1 H⊂平面BB 1 C 1 C,∴AC⊥G 1 H,又AC ∥ GM,∴GM⊥C 1 H.∵GM∩FM=M,
∴C 1 H⊥平面EFG,设AC 1 与MG相交于N点,所以∠C 1 NH为直线AC 1 与平面EFG所成角θ.
因为 C 1 H=
2
2 , C 1 N=
2 ,∴ sinθ=
2
2
2 =
1
2 ,∴ θ=
π
6 .