Question

【題目】如圖，三棱柱ABC﹣A1B1Cl中，M，N分別為CC1 ， A1B1的中點．
（I）證明：直線MN∥平面CAB1；
（II）BA=BC=BB1 ， CA=CB1 ， CA⊥CB1 ， ∠ABB1=60°，求平面AB1C和平面A1B1C1所成的角（銳角）的余弦值．

Answer 1

【答案】證明：（Ⅰ）設AB1與A1B交于點O，連接CO，ON，

因為四邊形ABB1A1是平行四邊形，所以是O是AB1的中點，

N是A1B1的中點，所以 ．

又因為M是CC1的中點，所以 ．

所以CM ON，所以四邊形CMNO是平行四邊形，

所以MN∥CO．

又因為MN平面CAB1，CO平面CAB1，

所以直線MN∥平面CAB1

（Ⅱ）因為AB=BB1，所以平行四邊形ABB1A1是菱形，所以BA1⊥AB1．

又因為CA=CB1，所以CO⊥AB1．

又CA⊥CB1，且O是AB1的中點，所以AO=CO．又因為BA=BC，所以△BOC≌△BOA，

所以∠BOC=∠BOA，故OC⊥OB，從而OA，OB，OC兩兩垂直．

以O為坐標原點，OB，OB1，OC所在直線分別為x，y，z軸建立如圖空間直角坐標系O﹣xyz，設OB=1，因為∠ABB1=60°，BA=BB1，

所以△ABB1是等邊三角形，所以 ，B（1，0，0）， ， ．

因為OA，OB，OC兩兩垂直，所以OB⊥平面AB1C，

所以 是平面AB1C的一個法向量；

設 =（x，y，z）是平面A1B1C1的一個法向量，則 ，即 ，令 ，得 ，所以 = ，

所以 = = = ．

所以平面AB1C和平面A1B1C1所成的角（銳角）的余弦值為

【解析】（Ⅰ）設AB1與A1B交于點O，連接CO，ON，說明O是AB1span>的中點，證明四邊形CMNO是平行四邊形，推出MN∥CO．然后證明直線MN∥平面CAB1．（Ⅱ）以O為坐標原點，OB，OB1，OC所在直線分別為x，y，z軸建立如圖空間直角坐標系O﹣xyz，設OB=1，求出相關點的坐標，求出平面AB1C的一個法向量；平面A1B1C1的一個法向量，利用空間向量的數量積求解平面AB1C和平面A1B1C1所成的角（銳角）的余弦值．
【考點精析】關于本題考查的直線與平面平行的判定，需要了解平面外一條直線與此平面內的一條直線平行，則該直線與此平面平行；簡記為：線線平行，則線面平行才能得出正確答案．