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【题目】如图1,在平行四边形ABB1A1中,∠ABB1=60°,AB=4,AA1=2,C,C1分别为AB,A1B1的中点,现把平行四边形ABB1A1沿CC1折起如图2所示,连接B1C,B1A,B1A1
(1)求证:AB1⊥CC1
(2)若AB1= ,求二面角C﹣AB1﹣A1的余弦值.

【答案】
(1)证明:取CC1的中点O,连接OA,OB1,AC1

∵在平行四边形ABB1A1中,∠ABB1=60°,AB=4,AA1=2,C,C1分别为AB,A1B1的中点,

∴△ACC1,△B1CC1,为正三角形,

则AO⊥CC1,OB1⊥C1C,又∵AO∩OB1=O,

∴C1C⊥平面OAB1

∵AB1平面OAB1

∴AB1⊥CC1


(2)解:∵∠ABB1=60°,AB=4,AA1=2,C,C1分别为AB,A1B1的中点,

∴AC=2,OA= ,OB1=

若AB1=

则OA2+OB12=AB12

则三角形AOB1为直角三角形,

则AO⊥OB1

以O为原点,以0C,0B1,OA为x,y,z轴建立空间直角坐标系,

则C(1,0,0),B1(0, ,0),C1(﹣1,0,0),A(0,0, ),

=(﹣2,0,0),

= =(﹣2,0,0), =(0, ,﹣ ), =(﹣1,0,﹣ ),

设平面AB1C的法向量为 =(x,y,z),

令z=1,则y=1,x=﹣

=(﹣ ,1,1),

设平面A1B1A的法向量为 =(x,y,z),则

令z=1,则x=0,y=1,即 =(0,1,1),

则cos< >= = =

由于二面角C﹣AB1﹣A1是钝二面角,

∴二面角C﹣AB1﹣A1的余弦值是﹣


【解析】(1)根据线面垂直的性质定理,证明C1C⊥平面OAB1;(2)建立空间坐标系,利用向量法即可求二面角C﹣AB1﹣A1B的余弦值.
【考点精析】本题主要考查了空间中直线与直线之间的位置关系的相关知识点,需要掌握相交直线:同一平面内,有且只有一个公共点;平行直线:同一平面内,没有公共点;异面直线: 不同在任何一个平面内,没有公共点才能正确解答此题.

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