Question

【題目】如圖，三棱柱ABC﹣A1B1C1中，側面BB1C1C為菱形，AB⊥B1C．
（Ⅰ）證明：AC=AB1；
（Ⅱ）若AC⊥AB1 ， ∠CBB1=60°，AB=BC，求二面角A﹣A1B1﹣C1的余弦值．

Answer 1

【答案】解：（Ⅰ）連結BC1，交B1C于點O，連結AO，

∵側面BB1C1C為菱形，

∴BC1⊥B1C，且O為BC1和B1C的中點，

又∵AB⊥B1C，∴B1C⊥平面ABO，

∵AO平面ABO，∴B1C⊥AO，

又B10=CO，∴AC=AB1，

（Ⅱ）∵AC⊥AB1，且O為B1C的中點，∴AO=CO，

又∵AB=BC，∴△BOA≌△BOC，∴OA⊥OB，

∴OA，OB，OB1兩兩垂直，

以O為坐標原點， 的方向為x軸的正方向，| |為單位長度，

的方向為y軸的正方向， 的方向為z軸的正方向建立空間直角坐標系，

∵∠CBB1=60°，∴△CBB1為正三角形，又AB=BC，

∴A（0，0， ），B（1，0，0，），B1（0， ，0），C（0， ，0）

∴ =（0， ， ）， = =（1，0， ）， = =（﹣1， ，0），

設向量 =（x，y，z）是平面AA1B1的法向量，

則 ，可取 =（1， ， ），

同理可得平面A1B1C1的一個法向量 =（1，﹣ ， ），

∴cos＜ ， ＞= = ，

∴二面角A﹣A1B1﹣C1的余弦值為

【解析】（Ⅰ）連結BC1，交B1C于點O，連結AO，可證B1C⊥平面ABO，可得B1C⊥AO，B10=CO，進而可得AC=AB1；（Ⅱ）以O為坐標原點， 的方向為x軸的正方向，| |為單位長度， 的方向為y軸的正方向， 的方向為z軸的正方向建立空間直角坐標系，分別可得兩平面的法向量，可得所求余弦值．