如图,正三棱锥O-ABC的三条侧棱OA、OB、OC两两垂直,且长度均为2.E、F分别是AB、AC的中点,H是EF的中点,过EF的一个平面与侧棱OA、OB、OC或其延长线分别相交于A1、B1、C1,已知OA1=.
(1)求证:B1C1⊥平面OAH;
(2)求二面角O-A1B1-C1;
解:解法一:
(1)证明:依题设,是
的中位线,所以
∥
,
则∥平面
,所以
∥
。
又是
的中点,所以
⊥
,
则⊥
。
因为⊥
,
⊥
,
所以⊥面
,则
⊥
,
因此⊥面
。
(2)作⊥
于
,连
。
因为⊥平面
,
根据三垂线定理知,⊥
,
就是二面角
的平面角。
作⊥
于
,则
∥
,则
是
的中点,则
。
设,由
得,
,解得
,
在中,
,则,
。
所以,故二面角
为
。
解法二:
(1)以直线分别为
轴,建立空间直角坐标系,
则
所以
所以
所以平面
由∥
得
∥
,故:
平面
(2)由已知设
则
由与
共线得:存在
有
得
同理:
设是平面
的一个法向量,
则令
得
又是平面
的一个法量
所以二面角的大小为
点的平移公式:
;
注:图形F上的任意一点P(x,y)在平移后图形F′上的对应点为P′(x′,y′),且的坐标为(h,k)。
“按向量平移”的几个结论:
(1)点P(x,y)按向量a=(h,k)平移后得到点P′(x+h,y+k);
(2)函数y=f(x)的图象C按向量a=(h,k)平移后得到图象C′,则C′的函数解析式为y=f(x-h)+k;
(3)图象C′按向量a=(h,k)平移后得到图象C,若C的解析式y=f(x),则C′的函数解析式为y=f(x+h)-k;
(4)曲线C:f(x,y)=0按向量a=(h,k)平移后得到图象C′,则C′的方程为f(x-h,y-k)=0;
(5)向量m=(x,y)按向量a=(h,k)平移后得到的向量仍然为m=(x,y)。
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