3.本题主要考查直线与直线、直线与平面的位置关系、二面角的概念等基础知识;考查空间想像能力、推理论证能力和探索问题、解决问题的能力.
解法一:(Ⅰ)∵,∴,又由直三棱柱性质知,∴平面ACC1A1.∴……①
由D为中点可知,,
∴即……②
由①②可知平面B1C1D,又平面B1CD,故平面平面B1C1D.
(Ⅱ)由(1)可知平面ACC1A1,如图,在面ACC1A1内过C1作,交CD或延长线或于E,连EB1,由三垂线定理可知为二面角B1―DC―C1的平面角,
∴
由B1C1=2知,,
设AD=x,则∵的面积为1,∴,
解得,即
解法二:(Ⅰ)如图,以C为原点,CA、CB、CC1所在直线为x, y, z轴建立空间直角坐标系. 则 C(0,0,0),A(1,0,0),B1(0,2,2),C1(0,0,2),D(1,0,1).
得;又,∴平面B1C1D.又平面B1CD,
∴平面平面B1C1D
(Ⅱ)设AD=a,则D点坐标为(1,0,a),,
设平面B1CD的法向量为. 则由 得,又平面C1DC的法向量为,则由,即,故
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