(2013?河北区一模)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=CC1=2,AB⊥BC,点M,N分别是CC1,B1C的中点,G是棱A

2025-05-06 19:47:25
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解答:(Ⅰ)证明:∵在直三棱柱ABC-A1B1C1中,BC=CC1=BB1,点N是B1C的中点,
∴BN⊥B1C,∵AB⊥BC,AB⊥BB1,BB1∩BC=B
∴AB⊥平面B1BCC1
∵B1C?平面B1BCC1
∴B1C⊥AB,即B1C⊥GB,
又∵BN∩BG=B,BN、BG?平面BNG
∴B1C⊥平面BNG.
(Ⅱ)证明:连接AB1,取AB1的中点H,连接HG、HM、GC,
则HG为△AB1B的中位线
∴GH∥BB1,GH=

1
2
BB1
∵由已知条件,B1BCC1为正方形
∴CC1∥BB1,CC1=BB1
∵M为CC1的中点,
∴CM=
1
2
CC1,∴MC∥GH,且MC=GH,
∴四边形HGCM为平行四边形
∴GC∥HM,
又∵GC?平面AB1M,HM?平面AB1M,
∴CG∥平面AB1M.
(Ⅲ)解:以B为原点,BB1为x轴,BC为y轴,BA为z轴,
建立空间直角坐标系,
由题意知M(1,2,0),A(0,0,2),
B1(2,0,0),B(0,0,0),
AB1
=(2,0,?2)
AM
=(1,2,-2),
设平面AB1M的法向量
n
=(x,y,z),
n
?
AB1
=0
n
?
AM
=0
,∴
2x?2z=0
x+2y?2z=0

取x=1,得
n
=(1,
1
2
,1),
又平面AB1B的法向量
m
=(0,1,0),
∴cos<
n
m
>=
1
2
1+1+
1
4
=
1
3

∴二面角M-AB1-B的余弦值为
1
3