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如图.在直三棱柱ABC-A1B1C1中.AC=3.BC=4.AB=5.AA1=4.点D是AB的中点.(Ⅰ)求证:AC1∥平面CDB1,(Ⅱ)求二面角B1-DC-B的平面角的余弦值,(Ⅲ)求三棱锥C1-

编辑:chaxungu时间:2026-04-27 14:49:11分类:高中数学题库

如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC=3,BC=4,AB=5,AA1=4,点D是AB的中点,
(Ⅰ)求证:AC1∥平面CDB1;
(Ⅱ)求二面角B1-DC-B的平面角的余弦值;
(Ⅲ)求三棱锥C1-B1CD的体积.在线课程(Ⅰ)证明:连接C1B,设CB1与C1B的交点为E,
连接DE,由四棱柱侧面为平行四边形知E是BC1的中点,
∵D是AB的中点,∴DE∥AC1,
∵DE?平面CDB1,AC1?平面CDB1,
∴AC1∥平面CDB1;
(Ⅱ)解:过B作BF⊥CD,垂足为F,连接B1F,则∠B1FB为二面角B1-DC-B的平面角
∵AC=3,BC=4,AB=5,点D是AB的中点,∴由等面积可得=
∴BF=
∵AA1=4,∴B1F=
∴二面角B1-DC-B的平面角的余弦值为=;
(Ⅲ)解:三棱锥C1-B1CD的体积等于三棱锥D-C1B1C的体积,即==4.
分析:(Ⅰ)连接C1B,设CB1与C1B的交点为E,连接DE,由四棱柱侧面为平行四边形知E是BC1的中点,由此能够证明AC1∥平面CDB1;
(Ⅱ)过B作BF⊥CD,垂足为F,连接B1F,则∠B1FB为二面角B1-DC-B的平面角,由此可得结论;
(Ⅲ)三棱锥C1-B1CD的体积等于三棱锥D-C1B1C的体积,由此可得结论.
点评:本题考查直线与平面的垂直的判定,二面角的求法,考查三棱锥体积的计算,考查空间想象能力,逻辑思维能力,是中档题.