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(2007•威海一模)如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=BB1,D为AC的中点.(Ⅰ)求证:B1C∥平面A1BD;(Ⅱ)若AC1⊥平面A1BD,求证B1C1⊥平面ABB1A1;(Ⅲ)在(II)的条件下,设AB=1,求三
题目详情
(2007•威海一模)如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=BB1,D为AC的中点.
(Ⅰ)求证:B1C∥平面A1BD;
(Ⅱ)若AC1⊥平面A1BD,求证B1C1⊥平面ABB1A1;
(Ⅲ)在(II)的条件下,设AB=1,求三棱B-A1C1D的体积.
(Ⅰ)求证:B1C∥平面A1BD;
(Ⅱ)若AC1⊥平面A1BD,求证B1C1⊥平面ABB1A1;
(Ⅲ)在(II)的条件下,设AB=1,求三棱B-A1C1D的体积.
▼优质解答
答案和解析
证明:(I)连结AB1交A1B于E,连ED.
∵ABC-A1B1C1是三棱柱中,且AB=BB1,
∴侧面ABB1A是一正方形.
∴E是AB1的中点,又已知D为AC的中点.
∴在△AB1C中,ED是中位线.
∴B1C∥ED.
又∵B1C⊄平面A1BD,ED⊂平面A1BD
∴B1C∥平面A1BD.…(4分)
(II)∵AC1⊥平面ABD,A1B⊂平面ABD,
∴AC1⊥A1B,
又∵侧面ABB1A是一正方形,
∴A1B⊥AB1.
又∵AC1∩AB1=A,AC1,AB1⊂平面AB1C1.
∴A1B⊥平面AB1C1.
又∵B1C1⊂平面AB1C1.
∴A1B⊥B1C1.
又∵ABC-A1B1C1是直三棱柱,
∴BB1⊥B1C1.
又∵A1B∩BB1=B,A1B,BB1⊂平面ABB1A1.
∴B1C1⊥平面ABB1A1.…(8分)
(III)∵AB=BC,D为AC的中点,
∴BD⊥AC.
∴BD⊥平面DC1A1.
∴BD就是三棱锥B-A1C1D的高.
由(II)知B1C1⊥平面ABB1A1,∴BC⊥平面ABB1A1.
∴BC⊥AB.∴△ABC是直角等腰三角形.
又∵AB=BC=1
∴BD=
∴AC=A1C1=
∴三棱锥B-A1C1D的体积
V=
•BD•S△A1C1D=
•
•
•A1C1•AA1=K=
…(12分)
∵ABC-A1B1C1是三棱柱中,且AB=BB1,
∴侧面ABB1A是一正方形.
∴E是AB1的中点,又已知D为AC的中点.
∴在△AB1C中,ED是中位线.
∴B1C∥ED.
又∵B1C⊄平面A1BD,ED⊂平面A1BD
∴B1C∥平面A1BD.…(4分)
(II)∵AC1⊥平面ABD,A1B⊂平面ABD,
∴AC1⊥A1B,
又∵侧面ABB1A是一正方形,
∴A1B⊥AB1.
又∵AC1∩AB1=A,AC1,AB1⊂平面AB1C1.
∴A1B⊥平面AB1C1.
又∵B1C1⊂平面AB1C1.
∴A1B⊥B1C1.
又∵ABC-A1B1C1是直三棱柱,
∴BB1⊥B1C1.
又∵A1B∩BB1=B,A1B,BB1⊂平面ABB1A1.
∴B1C1⊥平面ABB1A1.…(8分)
(III)∵AB=BC,D为AC的中点,
∴BD⊥AC.
∴BD⊥平面DC1A1.
∴BD就是三棱锥B-A1C1D的高.
由(II)知B1C1⊥平面ABB1A1,∴BC⊥平面ABB1A1.
∴BC⊥AB.∴△ABC是直角等腰三角形.
又∵AB=BC=1
∴BD=
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∴AC=A1C1=
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∴三棱锥B-A1C1D的体积
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