如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,AC=BC=CC1,M、N分别是A1B、B1C1的中点.(Ⅰ)求证:MN⊥平面A1

2025-05-12 02:00:59
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证明:(Ⅰ)由已知BC⊥AC,BC⊥CC1
所以BC⊥平面ACC1A1.连接AC1,则BC⊥AC1
由已知,侧面ACC1A1是矩形,所以A1C⊥AC1
又BC∩A1C=C,所以AC1⊥平面A1BC.
因为侧面ABB1A1是正方形,M是A1B的中点,连接AB1,则点M是AB1的中点.
又点N是B1C1的中点,则MN是△AB1C1的中位线,所以MN∥AC1
故MN⊥平面A1BC.
(Ⅱ)因为AC1⊥平面A1BC,设AC1与A1C相交于点D,
连接BD,则∠C1BD为直线BC1和平面A1BC所成角.
设AC=BC=CC1=a,则C1D=

2
2
a,BC1=
2
a.
在Rt△BDC1中,sin∠C1BD=
C1D
BC1
1
2

所以∠C1BD=30°,故直线BC1和平面A1BC所成的角为30°.