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四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为矩形,AB=1,AD=2,AA1=3,∠A1AB=∠A1AD=60°,则AC1的长为(  )
A、4
2
B、23
C、
23
D、32
分析:记A1在面ABCD内的射影为O,O在∠BAD的平分线上,说明∠BAD的平分线即菱形ABCD的对角线AC,求AC1的长.
解答:精英家教网解:记A1在面ABCD内的射影为O,
∵∠A1AB=∠A1AD,
∴O在∠BAD的平分线上,
由O向AB,AD两边作垂线,垂足分别为E,F,连接A1E,A1F,A1E,A1F分别垂直AB,AD于E,F
∵AA1=3,∠A1AB=∠A1AD=60°,
∴AE=AF=
3
2

又四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为矩形
∴∠OAF=∠OAE=45°,且OE=OF=
3
2
,可得OA=
3
2
2

在直角三角形A1OA中,由勾股定理得A1O=
3
2
2

过C1作C1M垂直底面于M,则有△C1MC≌△A1OA,由此可得M到直线AD的距离是
5
2
,M到直线AB的距离是
7
2
,C1M=A1O=
3
2
2

所以AC1 =
(
5
2
)
2
+(
7
2
)
2
+(
3
2
2
)
2
=
23

故选C.
点评:本题考查棱柱的结构特征等知识,考查化归与转化的数学思想方法,以及空间想象能力、推理论证能力和运算求解能力.解题关键在于,正确解三角形.
练习册系列答案
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科目:高中数学 来源: 题型:

精英家教网如图,在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=2,DC=2
3
,AA1=
3
,AD⊥DC,AC⊥BD垂足为E.
(Ⅰ)求证BD⊥A1C;
(Ⅱ)求二面角A1-BD-C1的大小;
(Ⅲ)求异面直线AD与BC1所成角的大小.

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精英家教网如图四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD为正方形,侧棱与底边长均为a,且∠A1AD=∠A1AB=60°.
①求证四棱锥A1-ABCD为正四棱锥;
②求侧面A1ABB1与截面B1BDD1的锐二面角大小.

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精英家教网如图,正四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AA1=2AB=4,点E在CC1上,且CE=λCC1
(1)λ为何值时,A1C⊥平面BED;
(2)若A1C⊥平面BED,求二面角A1-BD-E的余弦值.

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精英家教网如图,已知直四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面是边长为2、∠ADC=120°的菱形,Q是侧棱DD1(DD1
2
2
)延长线上的一点,过点Q、A1、C1作菱形截面QA1PC1交侧棱BB1于点P.设截面QA1PC1的面积为S1,四面体B1-A1C1P的三侧面△B1A1C1、△B1PC1、△B1A1P面积的和为S2,S=S1-S2
(Ⅰ)证明:AC⊥QP;
(Ⅱ)当S取得最小值时,求cos∠A1QC1的值.

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精英家教网如图,直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,AB=AD=2,CB=CD=2 
3
,AA1=
3
,AB⊥BC,AC与BD交于点E.
(1)求证:BD⊥A1C;
(2)求二面角A1-BD-C1的大小;
(3)求异面直线AD与BC所成角的余弦值.

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